华电电科新能技术(杭州)有限公司;南京航空航天大学张宁宁获国家专利权
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龙图腾网获悉华电电科新能技术(杭州)有限公司;南京航空航天大学申请的专利一种基于三维尾流模型的风电场发电量评估方法和装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120125386B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-29发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510577904.9,技术领域涉及:G06Q50/06;该发明授权一种基于三维尾流模型的风电场发电量评估方法和装置是由张宁宁;赵军;赵章乐;王伟;杨帅;王敏华;肖鹏程;田琳琳设计研发完成,并于2025-05-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于三维尾流模型的风电场发电量评估方法和装置在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于三维尾流模型的风电场发电量评估方法和装置,包括:获取风场入流风资源信息和场区内各机组信息;基于三维尾流模型计算得到单台风电机组的尾流速度分布;结合尾流叠加模型计算风电场各机组的混合尾流,得到场区内速度分布;基于场区内速度分布,计算各风电机组前方的来流风轮等效风速;根据各风电机组前方的来流风轮等效风速和其功率曲线评估各风电机组的发电量。本发明有效将三维尾流模型的三维属性运用到发电量的评估当中,为风电项目的投资决策提供科学依据,提高风电系统的运行可靠性,从而解决现有发电量评估方法面对日益复杂流场环境时通用性和精度不足的问题。
本发明授权一种基于三维尾流模型的风电场发电量评估方法和装置在权利要求书中公布了:1.一种基于三维尾流模型的风电场发电量评估方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤: S1,获取大型风电场的风场入流风资源信息和场区内各机组信息; S2,基于三维尾流模型计算得到单台风电机组的尾流速度分布; S3,结合尾流叠加模型计算风电场各机组的混合尾流,得到场区内速度分布; S4,基于场区内速度分布,计算各风电机组前方的来流风轮等效风速; S5,根据各风电机组前方的来流风轮等效风速和其功率曲线评估各风电机组的发电量; 步骤S2进一步包括: S21,采用对数律或指数律计算考虑风切变效应的入流风速廓线u0z和湍流强度廓线I0z: 式中:z表示垂直方向高度;z0表示地表粗糙高度;zref表示参考高度; S22,确定尾流区流向任一截面位置处的尾流半径rx和以风轮中心线为圆心的辐射半径r;其中,尾流区流向任一截面位置处的尾流半径rx的表达式为: rx=k0x+r1; 式中:k0表示尾流膨胀系数,k0=0.5lnzhubz0;zhub表示风力机轮毂高度;x表示风力机下游距离;r1表示风轮后的特征尾流半径,rd为风轮半径,a为轴流诱导因子,表达式为: 式中:CT表示风力机推力系数; 以尾流中心为圆心的辐射半径r,其表达式如下: 式中,y表示横风向上距风轮中心线的距离;ywake、zwake表示风力机下游x位置尾流中心坐标; S23,通过尾流半径rx和以风轮中心线为圆心的辐射半径r判定风力机尾流区域后,计算风力机下游x距离处垂直方向高度为z位置尾流区域的平均尾流速度u*x,z,将平均尾流速度u*x,z作为初始预测速度,其表达式为 式中:s表示无量纲化的风力机尾流区下游位置,s=xD,D为风轮直径;kx,z表示表征风力机下游x距离、高度z位置处考虑环境湍流强度和附加湍流强度影响的修正尾流膨胀系数,通过以下公式计算: kx,z=k0·Iwake,x,zI0z; 式中:Iwake,x,z表示风力机下游x距离、高度z位置处的有效湍流强度,通过以下公式计算: 式中:Iadd,x表示尾流区x位置的附加湍流强度,表达式为: S24,定义风速分布函数fx,r,对下游x位置处尾流速度进行cosine型离散分布: fx,r=cosπ·rrx+π; 结合入流风速廓线u0z、平均尾流速度u*x,z和风速分布函数fx,r得到场区内各机组尾流区速度ux,y,z: ux,y,z=[u0z-u*x,z]·fx,r+u*x,z; 步骤S3中,综合考虑场区内各机组布局位置信息以及轮毂中心高度差,基于步骤S2获得的单台风电机组的尾流速度分布,结合尾流叠加模型计算风电场各机组的混合尾流,得到场区内速度分布: 式中,u为场区内任意位置的风速,u0z为相应高度的入流风速,uix,y,z为第i台机组在相应位置的尾流速度; 步骤S4进一步包括: 在各机组来流方向正前方风轮区域内设置多个计算点,各机组前计算点间距在0.1D以内; 基于场区内速度分布,获取各计算点的风速,对风轮前方各计算点的风速进行平均获得各风电机组的来流风轮等效风速ueq: 式中,uj为计算所得的各机组来流方向正前方风轮区域内第j个计算点的风速。
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