【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法和介质，属于风电场。
技术介绍
1、在风电机运行过程中，风机的下游存在尾流效应，尾流区内风速下降，影响下游区域内风机的发电效率。而且，陆上风电场的下游机组受尾流效应影响下，其功率损失可达30%至40%，而对于尾流恢复速度更慢的海上风电场，尾流效应造成的损失更能比陆上风电场高40%到50%。并且风机的运行工况及运行策略变化较频繁，使用单一工况无法全方位捕获风机的实际工作状况。同时，一般风电场风机数量较多，对整个风电场进行建模需要消耗大量的时间成本以及资源成本，对后续的尾流叠加分析带来一定的困难，难以直接应用于风电场的数字孪生系统中，因此需要找到一种可以快速进行尾流叠加效应评估的方法。
2、进一步，中国专利（公开号：cn105335617b）公开了一种风电场尾流效应评估方法及装置，其包括：针对风电场中各风电机组建立单机尾流效应的风速模型；通过所述风速模型确定不同风速的风吹过单台风电机组后在沿风向传播方向上距风电机组不同距离处的风速损耗；根据各风电机组在不同风速下对应的所述风速损耗以及风电机组的叶轮直径，确定各风电机组在相应风速下的单机尾流效应的影响范围；对风电场中各风电机组在不同风速下的所述风速损耗对应其各自的所述影响范围进行叠加，评估风电场内尾流效应在不同区域的影响情况。
3、上述专利技术可快速地对风电场的尾流效应进行模拟评估，但上述专利技术需要考虑距风电机组不同距离处的风速损耗，但风速损耗的计算存在诸多不确定因素，比如风电机组短时间内的环境骤变以及
技术实现思路
1、针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的一在于提供一种通过构建尾流计算流体动力学模型、尾流效应元模型形成三维数字仿真实验手段，可以直接计算出处于尾流区域的风机风速，无需计算风速损耗，从而可以有效避免周边环境以及人工误差的影响，因而可以有效提高风电场尾流叠加效应评估的准确性，进而便于提高风机的发电效率的基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法。
2、针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的二在于提供一种充分考虑风电场结构信息以及工况数据对单风机尾流效应的影响，同时使用尾流评估数字化模型，判断下游风机在哪些风机尾流影响内，并利用尾流叠加效应仿真模型对上游风机群尾流效应进行叠加，评估分析对下游风机的影响规律，方案科学、合理，切实可行的基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法和介质。
3、为实现上述目的之一，本专利技术的第一种技术方案为：
4、基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法，包括以下步骤：
5、第一步，获取风电场结构信息以及工况数据；
6、第二步，根据风电场结构信息以及工况数据，将预先构建的尾流计算流体动力学模型进行转化，得到尾流效应元模型；
7、第三步，通过尾流效应元模型，对风速及风向监测数据进行处理，得到上游风机尾流区域若干位置处的速度，形成尾流速度数据集；
8、第四步，利用预先构建的尾流评估数字化模型对尾流速度数据集进行处理，得到多个单机尾流影响区域；
9、第五步，采用预先构建的尾流叠加效应仿真模型，对多个单机尾流影响区域进行叠加，得到复合尾流效应，实现基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估。
10、本专利技术充分考虑风电场尾流数据特点，通过构建尾流计算流体动力学模型、尾流效应元模型形成三维数字仿真实验手段，可以直接计算出处于尾流区域的风机风速，无需计算风速损耗，从而可以有效避免周边环境以及人工误差的影响，因而可以有效提高风电场尾流叠加效应评估的准确性，进而便于提高风机的发电效率。
11、同时，本专利技术充分考虑风电场结构信息以及工况数据对单风机尾流效应的影响，同时使用尾流评估数字化模型，判断下游风机在哪些风机尾流影响内，并利用尾流叠加效应仿真模型对上游风机群尾流效应进行叠加，评估分析对下游风机的影响规律，方案科学、合理，切实可行。
12、进一步，由于尾流计算流体动力学模型包括网格和各种求解模型，能处理复杂的三维问题，并且计算精度高，但需要的仿真时间较长，因此本专利技术将尾流计算流体动力学模型转化为尾流效应元模型，解决了计算时间过长的问题，同时尾流效应元模型只针对数据进行处理能够满足实时计算的要求，并且计算精度接近尾流计算流体动力学模型，因而使得本专利技术具有精度高、速度快、偏差小等优点，可以在短时间内得到不同工况下风电场每台风机的入流风速。
13、作为优选技术措施：
14、所述第一步中，风电场结构包括风机尺寸信息、风机数量和风机坐标位置；
15、工况数据包括风速、风向、偏航角、桨距角、转速、轴向速度、切向速度、轴向坐标和切向坐标。
16、本专利技术充分考虑了不同运行工况如风速、风向、空气密度，不同运行策略如桨距角、偏航角、风机转速等因素对单风机尾流效应的影响，使得本专利技术评估更加准确。
17、作为优选技术措施：
18、所述第二步中，构建尾流计算流体动力学模型的方法如下：
19、步骤21.根据风机尺寸信息，生成风力发电机的几何网格信息以及网格类型；
20、步骤22.根据工况数据，在几何网格信息以及网格类型的基础上，设置风况条件及运行条件，得到叶片风力数据；
21、步骤23.基于叶片风力数据，使用致动盘仿真单元代替风机全尺寸转子，进行计算流体动力学仿真，完成尾流计算流体动力学模型的构建。
22、作为优选技术措施：
23、使用致动盘仿真单元代替风机全尺寸转子的方法如下：
24、步骤231.计算作用在转子上的力，其包括作用在叶片单元上的升力和曳力；
25、作用在叶片单元上的升力通过密度、升力系数、叶片弦长、叶片翼型截面径向位置、叶轮的半径、攻角、雷诺数和相对速度进行计算；
26、作用在叶片单元上的曳力通过密度、曳力系数、叶片弦长、叶片翼型截面径向位置、叶轮的半径、攻角、雷诺数和相对速度进行计算；
27、相对速度为入流风速与旋转角速度的相对速度；
28、步骤232.根据作用在叶片单元上的升力和曳力，基于致动盘算法，计算升力系数和曳力系数；
29、步骤233.基于升力系数、曳力系数、叶片数目、密度、叶片弦长、入流角、叶片翼型截面径向位置和相对速度，计算得到作用在致动盘上的轴向力和切向力，实现全尺寸风机转子的代替。
30、作为优选技术措施：
31、将尾流计算流体动力学模型转化得到尾流效应元模型的方法如下：
32、步骤241.根据风机工作情况，选取影响风机尾流的工况数据；
33、步骤242.对工况数据中的每个输入参数进行概率算法定义，得到每个输入参数的分布曲线；
34、步骤243.使用拉丁超本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法，其特征在于：
3.如权利要求1所述的基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法，其特征在于：
4.如权利要求3所述的基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法，其特征在于：
5.如权利要求4所述的基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法，其特征在于：
6.如权利要求1所述的基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法，其特征在于：
7.如权利要求1-6任一所述的基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法，其特征在于：
8.如权利要求7所述的基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法，其特征在于：
9.如权利要求8所述的基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法，其特征在于：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法，其特征在于：
3.如权利要求1所述的基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法，其特征在于：
4.如权利要求3所述的基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法，其特征在于：
5.如权利要求4所述的基于数字仿真实验的风电场尾流叠加效应评估方法，其特征在于：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王轲，周璐，闵皆昇，方正言，吴健明，刘杰，
申请(专利权)人：浙江远算科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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