平坦地形风力发电机组优化布置方法技术

提出了一种平坦地区风力发电机组优化布置方法，属于风电机组布置技术领域，所述方法包括：获取风电场原始资料；确定影响风电场风力发电机组优化布置的影响因素及所述影响因素的合理取值范围；根据确定的影响因素及合理取值范围构建正交实验工程并计算相应的电量；对得出的正交实验结果进行相应的分析，确定影响因素的最佳取值；综合影响因素的最佳取值，得出最优的风力发电机组布置方案。本方法解决了如何快速寻找到合理的风力发电机组的相对位置关系的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种风电机组布置
，尤其涉及一种平坦地区风力发电机组优化布置方法。
技术介绍
正交实验法在农业，电信上的应用特别多，其具有完备的理论基础，可以节省大量的人力，物力，时间，取得较优的成果。其基本过程为对于一个项目首先选择若干影响实验结果的因素，然后对于不同的因素选择不同的水平来组合，得出相应的实验结果，通过正交实验原理对应的数学分析统计方法，得出一个理论上的各因素最优水平的组合。例如对于农业生产的育种中，光照时间，水分，氮含量，钾含量，磷含量都是对于其生长极为重要的因素，例如对于5个主要的因素，每个因素选5个值，即通过选择5种不同的光照时间，5种不同的水分，5种不同的氮含量，5种不同的钾含量，5种不同的磷含量，然后通过正交实验方法构成一个正交实验项目，就会出现25种实验因素的组合，对这25种组合做实验，并得出结果，然后通过正交实验对应的数学分析方法，得出光照时间，水分，氮含量，钾含量，磷含量的最优值来组合成的就是整个的最优方案。比如对于一个5因素，每个因素取5个值，如果计算所有的可能性则需要计算3125种，如果采用正交实验方法则只需要计算25种，节约大约99%的工作量。风力发电机组优化布置是指通过一定的方法来实现风力发电机组如何排布，使其发电量最大。比如一般情况下山上的风比山下的风要大，那么风力发电机组放在山上就比山下要发电量高，该布置方式就比较优。而对于在平坦地区来布置风力发电机组，由于整个地方风都是一样大的，施工的费用等基本一致，那么，影响其发电量，也就是优化的结果的因素，就不是海拔的高低，主要就是风力发电机组相互间的影响，形象的来说就是在前排的风力发电机组把风挡了一些，后排的接受到的风就小了，这种影响就是通过各个风机所处的相对位置来决定的，就是通过一些方法来决定那种风力发电机组的相对位置是最优的，其发电量是最大的。这种实现过程可以通过完全的列举法来实现，即计算各种组合的可能性；也可以通过适当人工分析下的实验方法，即借助数学统计分析与工程实验方法来实现。第一种方法较为简单，但是无法由人工的方法来实现， 只能依靠基于遗传算法等通过计算机运算来实现，需要大量的工程和时间成本；第二种方法的实现需要借助一些统计分析知识，在工业应用上有一定的难度，但是可以节约时间和工程成本。已有的与本专利技术最相近似的实现方案就是基于第一种实现形式，即以长时间，利用计算机来寻找各种可能的组合。通常第一步先将一个风机插入到风能资源地图中发电量最高的点位。然后再放置一个风机在第二高的点位并考虑排列损失，这时执行优化过程将一个风机移动使两台风机能获得最大的总发电量。这个过程将持续下去直到在给定的限定条件下完成一个区域布局。这种算法适合于计算机利用大量的资源和时间去寻找足够多的组合，如果风场内的风机数量较多的话，组合的可能性将成指数倍的提高，计算时间将成倍增加。现有技术的主要缺点就是只能通过计算机运算来实现整个过程，不仅需要相当的成本不利用于广泛应用，而且耗费大量的时间。如果以人工来实现全部组合的可能性，更是不可能实现的。目前也有依靠经验得出影响排布的几个因素，来计算有限种这些因素的组合来替代上述的计算机运算过程，但即使这样把所有的这些可能因素的可能取值计算完成， 其工作量也相当繁重，而且无法真正得出最优的组合。而通过本方法提出的新的更全面的影响风力发电机组的因素，借助正交实验的方法可以使风力发电机组布置的形式更加多样化，更合理，而且可以在节约近66%的工作量的前提下，快速，准确地得出最优的方案。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，就是在平坦地形的风场中，如何通过提取更全面的影响风力发电机组布置的主要因素来实现快速的寻找到一种合理的风力发电机组的相对位置关系。为此，本专利技术提出一种，其包括步骤Si，获取风电场原始资料；步骤S2，确定影响风电场风力发电机组优化布置的影响因素及所述影响因素的合理取值范围；步骤S3，根据步骤S2确定的影响因素及合理取值范围构建正交实验工程并计算相应的电量；步骤S4，对步骤S3得出的正交实验结果进行相应的分析，确定影响因素的最佳取值；步骤S5，综合影响因素的最佳取值，得出最优的风力发电机组布置方案。根据本专利技术所提出的方法的一个方面，步骤Sl包括获取风电场的主导风向，确定风电场的范围并根据风电场范围确定风力发电机组行列数，使得风电场范围内的风力发电机组数目多于需要的台数。根据本专利技术所提出的方法的一个方面，步骤S2包括确定的影响因素包括排列角、横向间距比和纵向间距比，其中所述排列角是风力发电机组纵向排列面与风电场主导风向的夹角；横向间距比是沿着风电场主导风向上相邻的两个纵向排列面垂直间距的比值；纵向间距比是纵向基准间距与紧挨其的两个横向排列面间距的比值。根据本专利技术所提出的方法的一个方面，步骤S2还包括，确定排列角、横向间距比和纵向间距比的合理取值范围，并从合理取值范围内为每个因素取多个值。根据本专利技术所提出的方法的一个方面，排列角的取值范围为-45° 45° ；纵向间距比取值范围为1. 0 1. 5 ；横向间距比的取值范围为0. 5 1. 0。根据本专利技术所提出的方法的一个方面，步骤S3包括根据为每个因素所取的多个值构建正交实验表，并计算对应于每个正交实验条目的电量。根据本专利技术所提出的方法的一个方面，步骤S4所述的分析包括直观分析，对于得出的发电量对排列角，横向间距比，纵向间距比进行直观分析，分别得出对应于每个因素不同值的影响程度，据此得出对于单个最优因素的组合；交互分析，根据得出的发电量对排列角，横向间距比，纵向间距比两两分别分析，得出其影响程度，并和直观分析出的结果进行比较；方差分析，得出各因素对于水平影响的重要程度。根据本专利技术所提出的方法的一个方面，步骤S5包括确定对于发电量的计算影响最显著的各因素的取值组合。附图说明图1示出了根据本专利技术平坦地区风力发电机组优化布置方法的流程图2A和2B示出了风电场和风机排布的示意图；图3示出了正交实验表的示意图。具体实施例方式图1示出了本专利技术所提出的方法的流程图。如图1所示，本专利技术所提出的方法包括步骤Si，获取风电场原始资料，包括风场范围，测风资料等；步骤S2，确定三个因素及其合理取值范围，即适合的水平值；步骤S3，使用正交实验的方法，构建正交实验工程并利用专业软件进行电量计算；步骤S4，进行相关统计分析，确定各因素的最佳水平；步骤S5，综合各因素的最佳水平，即可以得出最优的布置方案。下面，参考图2-图3，对上述步骤做出更具体的介绍。图2示出了风电场和风机排布的示意图。在步骤Sl中，首先应获取已知风电场的风资源情况，得出风电场的主导风向，然后根据风电场范围(如图2中的ABCD)，其长度为 L,高度为D，其中长度定义为风电场顺着风电场主导风向的距离(如图2中的AB、CD)，高度定义为风电场垂直风电场主导风向的距离(如图2中的AD、BC)，确定风力发电机组行列数， 应使风场范围内的风力发电机组数目(即行列交汇点)略多于或等于需要的台数。然后， 在步骤S2中选定影响风力发电机组布置的多个因素，在本专利技术的具体实施方式中，提出了影响风力发电机组布置的三个因素，分别为排列角α，横向间距比i，纵向间距比j。下面， 对这三个因素及其合理取值范围做出具体描述。纵向排本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种平坦地形风力发电机组优化布置方法，其特征在于，该方法包括：步骤Ｓ１，获取风电场原始资料；步骤Ｓ２，确定影响风电场风力发电机组优化布置的影响因素及所述影响因素的合理取值范围；步骤Ｓ３，根据步骤Ｓ２确定的影响因素及合理取值范围构建正交实验工程并计算相应的电量；步骤Ｓ４，对步骤Ｓ３得出的正交实验结果进行相应的分析，确定影响因素的最佳取值；步骤Ｓ５，综合影响因素的最佳取值，得出最优的风力发电机组布置方案。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓亮，姜世平，彭怀午，孙立新，孙少军，杜燕军，
申请(专利权)人：内蒙古电力勘测设计院，
类型：发明
国别省市：15