专利名称：平坦地区风场规划方法
技术领域：
本发明涉及对风场进行规划的技术领域，具体涉及一种平坦地区风场规划方法。
背景技术：
尾流值指由于风力发电机组相互间及地形、地貌的影响使风力发电机组的发电量下降的量，其通常用占总发电量的百分数来衡量，对于一个风场而言，一般指损失的总电量与总发电量的比值。平坦地区指整个区域范围内无明显的突起地物、地形的坡度小于8%的地区。风场规划方法指区域内如何排布各风场，使其影响较小，而又最大限度地减少土地的浪费，增加风场规模的方法。目前对于一个区域的风场进行规划，为了减少相互之间的影响，都需要设置风场间的隔离带。但是风场间隔离带的距离在国家的相关法规，行业规程上都没有明确的规定， 往往是凭工程人员的经验，有的距离为500米，有的距离2000米，具有很大的随意性。如果设置的距离较小则相互间的尾流影响值太大，这将影响到风电场的发电量，但是如果距离太大，则在有限的区域内，设置的风场的数量就会减少，那么总的装机容量就会下降，也会影响到风电场的发电量。而仅凭工程人员的经验设置风场隔离带不能够准确地考虑尾流值的影响以及装机容量的大小，从而不能够合理地给出风场的规划，以获得在给定区域内的最佳发电量。
发明内容
为了解决如何更为合理地进行风场规划以获得最佳发电量的技术问题，本发明提出了一种平坦地区风场规划的方法，通过该方法可针对不同区域的风场间的距离与尾流值的关系，确定合理的风场间的距离，在保持风场间的尾流影响值在一个合理值的前提下，来提高区域风电场规划的总容量，以获得最佳发电量。本发明提出的方法包括步骤1，在平坦地区内确定研究风场以及参考风场，并确定参考风场与研究风场之间的角度和距离，其中所述角度不变而距离可变；步骤2，计算参考风场在不同距离下对研究风场尾流影响的相对值；步骤3，利用线性关系拟合所述相对值与所述距离，并根据基准尾流值确定参考风场与研究风场的最终距离。根据本发明所提出的方法的一个方面，步骤1具体包括收集该平坦地区内有代表性的风资源和数字化的区域地形图；在一个固定地区布置一个一定规模的风场，将其作为研究风场；在该研究风场周围以α度为间隔，均勻分布360/α个与研究风场相等容量的参考风场，其中α可被360整除。根据本发明所提出的方法的一个方面，步骤2具体包括计算出原研究风场的尾流值，原研究风场的尾流值为未加入参考风场时研究风场的尾流值；计算参考风场对于研究风场的尾流影响值，该尾流影响值为加入了参考风场后研究风场的尾流值；计算参考风场对研究风场尾流影响的相对值，该相对值为所述参考风场对于研究风场的尾流影响值与原研究风场的尾流值的差除以原研究风场的尾流值而得出的百分比。根据本发明所提出的方法的一个方面，步骤3具体包括根据不同距离下参考风场对研究风场的尾流影响的相对值，获得参考风场尾流影响相对值随着距离而改变的线性关系；根据该平坦地区的风资源情况获得与该平坦地区相应的基准尾流值；利用距离与参考风场尾流影响相对值的线性关系并根据基准尾流值的大小，得到满足基准尾流值的参考风场与研究风场间的最小距离，该最小距离等于当参考风场尾流影响相对值为基准尾流值时，满足上述线性关系的相应的距离取值。根据本发明所提出的方法的一个方面，对于风资源条件较好的平坦地区，选取的基准尾流值高于风资源条件不好的平坦地区的基准尾流值。根据本发明所提出的方法的一个方面，所述基准尾流值的选取范围为3%至 10%。根据本发明所提出的方法的一个方面，将研究风场布置在所述平坦地区的中心位置，参考风场和研究风场之间的距离取值在0至3000m之间。根据本发明所提出的方法的一个方面，采用Wasp和Windfarm软件对研究风场以及参考风场内的风机机位进行优化布置。
图1是本发明所提出的平坦地区风场规划方法的流程图；图2是研究风场和参考风场的分布示意图；图3是各参考风场在不同距离对于研究风场的尾流影响相对值的折线图。
具体实施例方式下面参考图1至图3对本发明所提出的方法进行描述。图1示出了本发明所提出方法的流程图。如图1所示，本发明所提出的平坦地区风场规划方法开始于步骤SlO 1，在平坦地区内确定研究风场以及参考风场，其中，研究风场的位置固定，而参考风场的位置可变，下面对该步骤SlOl进行具体描述收集拟规划的平坦地区内有代表性的风资源和数字化的区域地形图，其中，收集有代表性的风资源用于在下文所述的风力发电行业通用的各种电量计算软件中生成该区域的气候特征数据，数字化的区域地形图用于在下文所述的风力发电行业通用的各种电量计算软件中生成该区域的地形特征数据，这两方面数据是各种电量计算软件计算的基础资料；在一个固定地区布置一个一定规模的风场，将其作为研究风场，然后在其周围一定距离 L，以α度为间隔，均勻分布360/α个与研究风场等容量的参考风场。其中，α的取值应可以使360整除，L的取值范围在0-3000米之间。如图2所示，当α =45度时，可在研究风场的周围分布8个参考风场，参考风场从正西方向(180°方向)沿顺时针依次命名为1 到8号参考风场。在研究风场与参考风场中，布置满足容量要求的并适用于该地区的风力发电机组。在一个具体的实施例中，把研究风场固定在该地区的中心位置，分析1到8号参考风场距研究风场 L1 = 0m、L2 = 500m、L3 = 1000m、L4 = 1500m、L5 = 2000m 这 5 个距离时各参考风场对于研究风场的影响，在该具体实施例中，研究风场与参考风场均按照长X宽 =4kmX 3km划分，面积保持不变为12km2、装机容量为49. 5MW，布置单机容量1500KW\风轮直径为77m的风机33台，在分析过程中研究风场的位置与其中的风机位置始终保持不变， 为了保证风机布置的合理性，采用Wasp9. 0和Windfarm3. 6. 2软件对其机位进行优化布置； 参考风场沿着已经选定的角度方向不断改变距离L1-L5,为了保证其风机布置的合理性，也采用了 Wasp9. 0和Windfarm3. 6. 2软件对于其机位进行优化布置。其中，Windfarm软件为优化计算单个风场内风机布置及电量计算的公知软件，Wasp软件是为Windfarm软件提供前处理网格生成及电量计算的公知软件，这里不再赘述。上述具体实施例仅为示例的方式， α的取值还可以为60、90度等任意可被360整除的度数，而L可以取0-3000米之间或在特殊情况下大于3000米的值，上面给出了使用5个L值的例子，但可以根据具体情况改变 L值的取值数量。在确定了研究风场以及参考风场(SlOl)后，执行步骤S102，计算参考风场对研究风场尾流影响的相对值，下面对步骤S102进行具体描述通过风力发电行业通用的各种电量计算软件计算出原研究风场的尾流值，并分别计算各个参考风场对于研究风场的尾流影响值，上述电量计算软件可为Wasp、ffindfarm, windPRO等；参考风场沿着已经选定的角度方向不断改变与研究风场之间的距离，重复上述计算参考风场对于研究风场的尾流影响值的过程，来计算不同距离，不同角度上各个参考风场对于研究风场的尾流影响值；最后，根据下述公式获得各参考风场在不同距离下对研究风场尾流影响的相对值
相对倌=增加了参考风场后研究风场的尾流值-原研究风场的尾流值
原研究风场的尾流值其中，增加了参考风场后研究风场的尾流值即上述参考风场对于研究风场的尾流影响值。继续参考上文给出的具体实施例，在8个参考风场从L1-L5改变距离时，分别计算出表1至表3所示的各个结果，其中，表1示出了在不同距离上增加了参考风场后研究风场尾流值的绝对值，表2示出了在不同距离上增加了参考风场后研究风场尾流值的绝对值与未添加任何参考风场时研究风场尾流值的差值，表3列出了尾流相对值。表1各参考风场对于研究风场影响尾流值
权利要求
1.一种平坦地区风场规划的方法，其特征在于，该方法包括步骤1，在平坦地区内确定研究风场以及参考风场，并确定参考风场与研究风场之间的角度和距离，其中所述角度不变而距离可变；步骤2，计算参考风场在不同距离下对研究风场尾流影响的相对值； 步骤3，利用线性关系拟合所述相对值与所述距离，并根据基准尾流值确定参考风场与研究风场的最终距离。
2.根据权利要求1所述的平坦地区风场规划的方法，其特征在于 步骤1具体包括收集拟该平坦地区内有代表性的风资源和数字化的区域地形图； 在一个固定地区布置一个一定规模的风场，将其作为研究风场； 在该研究风场周围以α度为间隔，均勻分布360/α个与研究风场相等容量的参考风场，其中α可被360整除。
3.根据权利要求1所述的平坦地区风场规划的方法，其特征在于 步骤2具体包括计算出原研究风场的尾流值，原研究风场的尾流值为未加入参考风场时研究风场的尾流值；计算参考风场对于研究风场的尾流影响值，该尾流影响值为加入了参考风场后研究风场的尾流值；计算参考风场对研究风场尾流影响的相对值，该相对值为所述参考风场对于研究风场的尾流影响值与原研究风场的尾流值的差除以原研究风场的尾流值而得出的百分比。
4.根据权利要求1所述的平坦地区风场规划的方法，其特征在于 步骤3具体包括根据不同距离下参考风场对研究风场的尾流影响的相对值，获得参考风场尾流影响相对值随着距离而改变的线性关系；根据该平坦地区的风资源情况获得与该平坦地区相应的基准尾流值； 利用距离与参考风场尾流影响相对值的线性关系并根据基准尾流值的大小，得到满足基准尾流值的参考风场与研究风场间的最小距离，该最小距离等于当参考风场尾流影响相对值为基准尾流值时，满足上述线性关系的相应的距离取值。
5.根据权利要求4所述的平坦地区风场规划的方法，其特征在于对于风资源条件较好的平坦地区，选取的基准尾流值高于风资源条件不好的平坦地区的基准尾流值。
6.根据权利要求5所述的平坦地区风场规划的方法，其特征在于 所述基准尾流值的选取范围为3%至10%。
7.根据权利要求1-6任一所述的平坦地区风场规划的方法，其特征在于将研究风场布置在所述平坦地区的中心位置，参考风场和研究风场之间的距离取值在 0至3000m之间。
8.根据权利要求1-6任一所述的平坦地区风场规划的方法，其特征在于采用Wasp和Windfarm软件对研究风场以及参考风场内的风机机位进行优化布置。
全文摘要
提出了一种平坦地区风场规划的方法，属于对风场进行规划的技术领域，所述方法包括在平坦地区内确定研究风场以及参考风场，并确定参考风场与研究风场之间的角度和距离，其中所述角度不变而距离可变；计算参考风场在不同距离下对研究风场尾流影响的相对值；利用线性关系拟合所述相对值与所述距离，并根据基准尾流值确定参考风场与研究风场的最终距离。本方法解决了如何更为合理地进行风场规划以获得最佳发电量的的技术问题。
文档编号G06F17/50GK102270256SQ20111018045
公开日2011年12月7日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者孙少军, 孙立新, 彭怀午, 杜燕军, 王晓林, 韩晓亮 申请人:内蒙古电力勘测设计院