本發(fā)明涉及風(fēng)電領(lǐng)域，特別地涉及海上風(fēng)電場的選址方法。
背景技術(shù)：
海上風(fēng)電場選址是海上風(fēng)電場建設(shè)項(xiàng)目前期工作的重要環(huán)節(jié)。海上風(fēng)電場選址通?？紤]的因素有環(huán)境制約、海域使用制約、航道和港口等制約條件，以及風(fēng)電場自身的建設(shè)條件。一般采用的選址方法為海上風(fēng)電場拓?fù)鋬?yōu)化選址方法，以及專家調(diào)查法。這兩種方法顯然沒有重點(diǎn)考慮風(fēng)電場單元之間的影響，尤其是尾流對(duì)風(fēng)機(jī)組運(yùn)行的影響。由此使得風(fēng)電場之間及風(fēng)電場自身的尾流過大，影響了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全性以及風(fēng)電場的發(fā)電量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種尾流情況的大型海上風(fēng)電場選址方法，這種方法在原有基礎(chǔ)上疊加考慮風(fēng)電場之間以及風(fēng)電場自身的尾流影響，復(fù)核原有評(píng)價(jià)結(jié)論并給予修正，所述方法包括如下步驟：
一種基于尾流影響的大型海上風(fēng)電場選址方法，其中所述大型海上風(fēng)電場包括多個(gè)風(fēng)電場單元，所述選址方法包括如下步驟：
步驟一：單個(gè)風(fēng)電場單元的設(shè)定；
步驟二：針對(duì)單個(gè)風(fēng)電場單元建立選址模型；
步驟三：多個(gè)風(fēng)電場單元組合以形成所述大型海上風(fēng)電場；
步驟四：基于所述選址模型，判斷所述多個(gè)風(fēng)電場單元組合之后，各個(gè)風(fēng)電場單元之間以及單個(gè)風(fēng)電場單元自身尾流的合理性，以此復(fù)核單個(gè)風(fēng)電場單元的容量設(shè)置以及選址正確性，進(jìn)行修正；
步驟五：確定大型海上風(fēng)電場選址。
優(yōu)選地，單個(gè)風(fēng)電場的設(shè)定包括確定單個(gè)風(fēng)電場的風(fēng)機(jī)布置方案及容量；其中確定因素為：擬定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量、功率曲線和推力系數(shù)，以及所述風(fēng)電場的氣象數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，風(fēng)電場單元的選址模型為：
式中：Cwake為尾流影響，CT為推力系數(shù)，D0為前排風(fēng)機(jī)葉輪直徑，k為衰減常數(shù)，X01為兩臺(tái)風(fēng)機(jī)葉輪的距離，Aoverlap為A重疊區(qū)，為后排風(fēng)機(jī)掃風(fēng)面積；
其中衰減常數(shù)K為0.04。
優(yōu)選地，所述多個(gè)風(fēng)電場單元的組合，包括對(duì)多個(gè)風(fēng)電場單元進(jìn)行布置優(yōu)化和容量判斷，控制所形成的風(fēng)電場單元自身以及所述風(fēng)電場內(nèi)單元之間的尾流在設(shè)定范圍之內(nèi)，其中判斷條件為最大尾流影響Cwake為：12％<Cwake<16％。
優(yōu)選地，判斷尾流的合理性是通過控制風(fēng)機(jī)排布方式、風(fēng)電場單元之間布局以及保護(hù)區(qū)、航道、養(yǎng)殖區(qū)等環(huán)境因素，進(jìn)而復(fù)核選址模型邊界條件；如最終結(jié)果落入設(shè)定范圍之內(nèi)，則終止判斷。
優(yōu)選地，如果最終結(jié)果未落入設(shè)定范圍，調(diào)整單個(gè)風(fēng)電場單元場址范圍，重復(fù)復(fù)核計(jì)算，直至最終結(jié)果落入設(shè)定范圍之內(nèi)；其中相鄰風(fēng)電場單元之間最小間距L≤3km。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于統(tǒng)籌考慮影響海上風(fēng)電開發(fā)的氣象、水文、地質(zhì)和功能區(qū)制約等綜合要素，提出考慮風(fēng)電場之間影響的海上風(fēng)能資源精益化評(píng)估技術(shù)，使海上風(fēng)資源精益化評(píng)估結(jié)果可應(yīng)用于風(fēng)電開發(fā)的評(píng)估中。
附圖說明
圖1是本發(fā)明提出的基于尾流影響的大型海上風(fēng)電場選址方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
僅為說明的目的提出下述實(shí)施例，這些實(shí)施例并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
風(fēng)電場所有風(fēng)電機(jī)組若都按最大風(fēng)能捕獲的方式運(yùn)行,會(huì)造成上風(fēng)向機(jī)組捕獲風(fēng)能過大,風(fēng)速隨尾流傳播方向遞減,下風(fēng)向機(jī)組輸入的風(fēng)速損失較大,難以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場出力效率最大化。因此,有必要協(xié)調(diào)各機(jī)組捕獲的風(fēng)能,從而調(diào)節(jié)風(fēng)電場內(nèi)尾流分布,改善機(jī)組間氣動(dòng)耦合,優(yōu)化風(fēng)電場有功出力效率。
圖1示出了本發(fā)明提出的基于尾流影響的大型海上風(fēng)電場選址方法的流程圖。
根據(jù)本發(fā)明的方法，其中大型海上風(fēng)電場包括多個(gè)風(fēng)電場單元，所述選址方法包括如下步驟：
步驟一：單個(gè)風(fēng)電場單元的設(shè)定，收集擬定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量、功率曲線和推力系數(shù)等技術(shù)參數(shù)，以及風(fēng)電場的氣象數(shù)據(jù)。基于這些數(shù)據(jù)，確定單個(gè)風(fēng)電場單元的風(fēng)機(jī)布置方案及容量。
步驟二：針對(duì)單個(gè)風(fēng)電場單元建立選址模型。所建立的模型為：
式中：Cwake為尾流影響，CT為推力系數(shù)，D0為前排風(fēng)機(jī)葉輪直徑，k為衰減常數(shù)，X01為兩臺(tái)風(fēng)機(jī)葉輪的距離，Aoverlap為A重疊區(qū)，為后排風(fēng)機(jī)掃風(fēng)面積；
其中衰減常數(shù)K為0.04。
步驟三：多個(gè)風(fēng)電場單元組合以形成所述大型海上風(fēng)電場。
一般來說，海上風(fēng)電場單元選址,通過在盛行風(fēng)順風(fēng)向上取較大間距,在側(cè)風(fēng)向上取較小間距,而降低尾流造成的出力損失。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明，多個(gè)風(fēng)電場單元的組合，包括對(duì)多個(gè)風(fēng)電場單元進(jìn)行布置優(yōu)化和容量判斷，控制所形成的風(fēng)電場單元自身以及所述風(fēng)電場內(nèi)單元之間的尾流在設(shè)定范圍之內(nèi)，其中判斷條件為最大尾流影響Cwake為：12％<Cwake<16％。
步驟四：基于所述選址模型，判斷所述多個(gè)風(fēng)電場單元組合之后，各個(gè)風(fēng)電場單元之間以及單個(gè)風(fēng)電場單元自身尾流的合理性，以此復(fù)核單個(gè)風(fēng)電場單元的容量設(shè)置以及選址正確性，進(jìn)行修正；判斷尾流的合理性是通過控制風(fēng)機(jī)排布方式、風(fēng)電場單元之間布局以及保護(hù)區(qū)、航道、養(yǎng)殖區(qū)等環(huán)境因素，進(jìn)而復(fù)核選址模型邊界條件；如最終結(jié)果落入設(shè)定范圍之內(nèi)，則終止判斷。判斷尾流的合理性是通過控制風(fēng)機(jī)排布方式、風(fēng)電場單元之間布局以及保護(hù)區(qū)、航道、養(yǎng)殖區(qū)等環(huán)境因素，進(jìn)而復(fù)核選址模型邊界條件；如最終結(jié)果落入設(shè)定范圍之內(nèi)，則終止判斷。
步驟五：確定大型海上風(fēng)電場選址。
如果最終結(jié)果未落入設(shè)定范圍，調(diào)整單個(gè)風(fēng)電場單元場址范圍，重復(fù)復(fù)核計(jì)算，直至最終結(jié)果落入設(shè)定范圍之內(nèi)；其中相鄰風(fēng)電場單元之間最小間距L≤3km。
根據(jù)本發(fā)明所提出的技術(shù)方案，考慮了海上風(fēng)電場尾流特性,提出了基于尾流影響的模型；考慮尾流效應(yīng)的影響,以尾流效應(yīng)和機(jī)組出力能力為約束條件,基于風(fēng)電機(jī)組控制原理和尾流傳播特性,建立風(fēng)電場選址的模型，進(jìn)而提高了選址的精確性、合理性以及可操作性。
本發(fā)明所提出的上述實(shí)施例僅為對(duì)本發(fā)明的說明，并不作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可基于上述說明對(duì)本發(fā)明作出修改，這些修改同樣屬于本發(fā)明公開的內(nèi)容而落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。