平坦地區風場規劃方法
2023-09-20 22:17:00 1
專利名稱：平坦地區風場規劃方法
技術領域：
本發明涉及對風場進行規劃的技術領域，具體涉及一種平坦地區風場規劃方法。
背景技術：
尾流值指由於風力發電機組相互間及地形、地貌的影響使風力發電機組的發電量下降的量，其通常用佔總發電量的百分數來衡量，對於一個風場而言，一般指損失的總電量與總發電量的比值。平坦地區指整個區域範圍內無明顯的突起地物、地形的坡度小於8%的地區。風場規劃方法指區域內如何排布各風場，使其影響較小，而又最大限度地減少土地的浪費，增加風場規模的方法。目前對於一個區域的風場進行規劃，為了減少相互之間的影響，都需要設置風場間的隔離帶。但是風場間隔離帶的距離在國家的相關法規，行業規程上都沒有明確的規定， 往往是憑工程人員的經驗，有的距離為500米，有的距離2000米，具有很大的隨意性。如果設置的距離較小則相互間的尾流影響值太大，這將影響到風電場的發電量，但是如果距離太大，則在有限的區域內，設置的風場的數量就會減少，那麼總的裝機容量就會下降，也會影響到風電場的發電量。而僅憑工程人員的經驗設置風場隔離帶不能夠準確地考慮尾流值的影響以及裝機容量的大小，從而不能夠合理地給出風場的規劃，以獲得在給定區域內的最佳發電量。
發明內容
為了解決如何更為合理地進行風場規劃以獲得最佳發電量的技術問題，本發明提出了一種平坦地區風場規劃的方法，通過該方法可針對不同區域的風場間的距離與尾流值的關係，確定合理的風場間的距離，在保持風場間的尾流影響值在一個合理值的前提下，來提高區域風電場規劃的總容量，以獲得最佳發電量。本發明提出的方法包括步驟1，在平坦地區內確定研究風場以及參考風場，並確定參考風場與研究風場之間的角度和距離，其中所述角度不變而距離可變；步驟2，計算參考風場在不同距離下對研究風場尾流影響的相對值；步驟3，利用線性關係擬合所述相對值與所述距離，並根據基準尾流值確定參考風場與研究風場的最終距離。根據本發明所提出的方法的一個方面，步驟1具體包括收集該平坦地區內有代表性的風資源和數位化的區域地形圖；在一個固定地區布置一個一定規模的風場，將其作為研究風場；在該研究風場周圍以α度為間隔，均勻分布360/α個與研究風場相等容量的參考風場，其中α可被360整除。根據本發明所提出的方法的一個方面，步驟2具體包括計算出原研究風場的尾流值，原研究風場的尾流值為未加入參考風場時研究風場的尾流值；計算參考風場對於研究風場的尾流影響值，該尾流影響值為加入了參考風場後研究風場的尾流值；計算參考風場對研究風場尾流影響的相對值，該相對值為所述參考風場對於研究風場的尾流影響值與原研究風場的尾流值的差除以原研究風場的尾流值而得出的百分比。根據本發明所提出的方法的一個方面，步驟3具體包括根據不同距離下參考風場對研究風場的尾流影響的相對值，獲得參考風場尾流影響相對值隨著距離而改變的線性關係；根據該平坦地區的風資源情況獲得與該平坦地區相應的基準尾流值；利用距離與參考風場尾流影響相對值的線性關係並根據基準尾流值的大小，得到滿足基準尾流值的參考風場與研究風場間的最小距離，該最小距離等於當參考風場尾流影響相對值為基準尾流值時，滿足上述線性關係的相應的距離取值。根據本發明所提出的方法的一個方面，對於風資源條件較好的平坦地區，選取的基準尾流值高於風資源條件不好的平坦地區的基準尾流值。根據本發明所提出的方法的一個方面，所述基準尾流值的選取範圍為3%至 10%。根據本發明所提出的方法的一個方面，將研究風場布置在所述平坦地區的中心位置，參考風場和研究風場之間的距離取值在0至3000m之間。根據本發明所提出的方法的一個方面，採用Wasp和Windfarm軟體對研究風場以及參考風場內的風機機位進行優化布置。
圖1是本發明所提出的平坦地區風場規劃方法的流程圖；圖2是研究風場和參考風場的分布示意圖；圖3是各參考風場在不同距離對於研究風場的尾流影響相對值的折線圖。
具體實施例方式下面參考圖1至圖3對本發明所提出的方法進行描述。圖1示出了本發明所提出方法的流程圖。如圖1所示，本發明所提出的平坦地區風場規劃方法開始於步驟SlO 1，在平坦地區內確定研究風場以及參考風場，其中，研究風場的位置固定，而參考風場的位置可變，下面對該步驟SlOl進行具體描述收集擬規劃的平坦地區內有代表性的風資源和數位化的區域地形圖，其中，收集有代表性的風資源用於在下文所述的風力發電行業通用的各種電量計算軟體中生成該區域的氣候特徵數據，數位化的區域地形圖用於在下文所述的風力發電行業通用的各種電量計算軟體中生成該區域的地形特徵數據，這兩方面數據是各種電量計算軟體計算的基礎資料；在一個固定地區布置一個一定規模的風場，將其作為研究風場，然後在其周圍一定距離 L，以α度為間隔，均勻分布360/α個與研究風場等容量的參考風場。其中，α的取值應可以使360整除，L的取值範圍在0-3000米之間。如圖2所示，當α =45度時，可在研究風場的周圍分布8個參考風場，參考風場從正西方向(180°方向)沿順時針依次命名為1 到8號參考風場。在研究風場與參考風場中，布置滿足容量要求的並適用於該地區的風力發電機組。在一個具體的實施例中，把研究風場固定在該地區的中心位置，分析1到8號參考風場距研究風場 L1 = 0m、L2 = 500m、L3 = 1000m、L4 = 1500m、L5 = 2000m 這 5 個距離時各參考風場對於研究風場的影響，在該具體實施例中，研究風場與參考風場均按照長X寬 =4kmX 3km劃分，面積保持不變為12km2、裝機容量為49. 5MW，布置單機容量1500KW\風輪直徑為77m的風機33臺，在分析過程中研究風場的位置與其中的風機位置始終保持不變， 為了保證風機布置的合理性，採用Wasp9. 0和Windfarm3. 6. 2軟體對其機位進行優化布置； 參考風場沿著已經選定的角度方向不斷改變距離L1-L5,為了保證其風機布置的合理性，也採用了 Wasp9. 0和Windfarm3. 6. 2軟體對於其機位進行優化布置。其中，Windfarm軟體為優化計算單個風場內風機布置及電量計算的公知軟體，Wasp軟體是為Windfarm軟體提供前處理網格生成及電量計算的公知軟體，這裡不再贅述。上述具體實施例僅為示例的方式， α的取值還可以為60、90度等任意可被360整除的度數，而L可以取0-3000米之間或在特殊情況下大於3000米的值，上面給出了使用5個L值的例子，但可以根據具體情況改變 L值的取值數量。在確定了研究風場以及參考風場(SlOl)後，執行步驟S102，計算參考風場對研究風場尾流影響的相對值，下面對步驟S102進行具體描述通過風力發電行業通用的各種電量計算軟體計算出原研究風場的尾流值，並分別計算各個參考風場對於研究風場的尾流影響值，上述電量計算軟體可為Wasp、ffindfarm, windPRO等；參考風場沿著已經選定的角度方向不斷改變與研究風場之間的距離，重複上述計算參考風場對於研究風場的尾流影響值的過程，來計算不同距離，不同角度上各個參考風場對於研究風場的尾流影響值；最後，根據下述公式獲得各參考風場在不同距離下對研究風場尾流影響的相對值
相對倌=增加了參考風場後研究風場的尾流值-原研究風場的尾流值
原研究風場的尾流值其中，增加了參考風場後研究風場的尾流值即上述參考風場對於研究風場的尾流影響值。繼續參考上文給出的具體實施例，在8個參考風場從L1-L5改變距離時，分別計算出表1至表3所示的各個結果，其中，表1示出了在不同距離上增加了參考風場後研究風場尾流值的絕對值，表2示出了在不同距離上增加了參考風場後研究風場尾流值的絕對值與未添加任何參考風場時研究風場尾流值的差值，表3列出了尾流相對值。表1各參考風場對於研究風場影響尾流值
權利要求
1.一種平坦地區風場規劃的方法，其特徵在於，該方法包括步驟1，在平坦地區內確定研究風場以及參考風場，並確定參考風場與研究風場之間的角度和距離，其中所述角度不變而距離可變；步驟2，計算參考風場在不同距離下對研究風場尾流影響的相對值； 步驟3，利用線性關係擬合所述相對值與所述距離，並根據基準尾流值確定參考風場與研究風場的最終距離。
2.根據權利要求1所述的平坦地區風場規劃的方法，其特徵在於 步驟1具體包括收集擬該平坦地區內有代表性的風資源和數位化的區域地形圖； 在一個固定地區布置一個一定規模的風場，將其作為研究風場； 在該研究風場周圍以α度為間隔，均勻分布360/α個與研究風場相等容量的參考風場，其中α可被360整除。
3.根據權利要求1所述的平坦地區風場規劃的方法，其特徵在於 步驟2具體包括計算出原研究風場的尾流值，原研究風場的尾流值為未加入參考風場時研究風場的尾流值；計算參考風場對於研究風場的尾流影響值，該尾流影響值為加入了參考風場後研究風場的尾流值；計算參考風場對研究風場尾流影響的相對值，該相對值為所述參考風場對於研究風場的尾流影響值與原研究風場的尾流值的差除以原研究風場的尾流值而得出的百分比。
4.根據權利要求1所述的平坦地區風場規劃的方法，其特徵在於 步驟3具體包括根據不同距離下參考風場對研究風場的尾流影響的相對值，獲得參考風場尾流影響相對值隨著距離而改變的線性關係；根據該平坦地區的風資源情況獲得與該平坦地區相應的基準尾流值； 利用距離與參考風場尾流影響相對值的線性關係並根據基準尾流值的大小，得到滿足基準尾流值的參考風場與研究風場間的最小距離，該最小距離等於當參考風場尾流影響相對值為基準尾流值時，滿足上述線性關係的相應的距離取值。
5.根據權利要求4所述的平坦地區風場規劃的方法，其特徵在於對於風資源條件較好的平坦地區，選取的基準尾流值高於風資源條件不好的平坦地區的基準尾流值。
6.根據權利要求5所述的平坦地區風場規劃的方法，其特徵在於 所述基準尾流值的選取範圍為3%至10%。
7.根據權利要求1-6任一所述的平坦地區風場規劃的方法，其特徵在於將研究風場布置在所述平坦地區的中心位置，參考風場和研究風場之間的距離取值在 0至3000m之間。
8.根據權利要求1-6任一所述的平坦地區風場規劃的方法，其特徵在於採用Wasp和Windfarm軟體對研究風場以及參考風場內的風機機位進行優化布置。
全文摘要
提出了一種平坦地區風場規劃的方法，屬於對風場進行規劃的技術領域，所述方法包括在平坦地區內確定研究風場以及參考風場，並確定參考風場與研究風場之間的角度和距離，其中所述角度不變而距離可變；計算參考風場在不同距離下對研究風場尾流影響的相對值；利用線性關係擬合所述相對值與所述距離，並根據基準尾流值確定參考風場與研究風場的最終距離。本方法解決了如何更為合理地進行風場規劃以獲得最佳發電量的的技術問題。
文檔編號G06F17/50GK102270256SQ20111018045
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者孫少軍, 孫立新, 彭懷午, 杜燕軍, 王曉林, 韓曉亮 申請人:內蒙古電力勘測設計院