一种基于尾流效应分群的风电场风机聚合方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于尾流效应分群的风电场风机聚合方法，主要包括：获取待测风电场对应测风塔1年以上的历史测风数据，通过风速玫瑰图分析法，计算待测风电场的主导风向；基于计算得到的待测风电场的主导风向，采用Larsen模型计算尾流对风速的影响；基于计算得到的待测风电场的主导风向、以及计算得到的尾流对风速的影响，对风电场风机进行分群；基于分群结果，根据尾流模型分别计算等值后每台风机的风速。本发明所述基于尾流效应分群的风电场风机聚合方法，可以克服现有技术中稳定性低、安全性差和适用范围小等缺陷，以实现稳定性高、安全性好和适用范围大的优点。
【专利说明】一种基于尾流效应分群的风电场风机聚合方法【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电过程中风电场建模【技术领域】，具体地，涉及一种基于尾流效应分群的风电场风机聚合方法。
【背景技术】
[0002]我国风电进入规模化发展阶段以后所产生的大型风电基地多数位于“三北地区”(西北、东北、华北)，大型风电基地一般远离负荷中心，其电力需要经过长距离、高电压输送到负荷中心进行消纳。由于风资源的间歇性、随机性和波动性，导致大规模风电基地的风电出力会随之发生较大范围的波动，进一步导致输电网络充电功率的波动，给电网运行安全带来一系列问题。
[0003]截至2013年11月，甘肃电网并网风电装机容量已达到668万千瓦，约占甘肃电网总装机容量的21%，成为仅次于火电的第二大主力电源。随着风电并网规模的不断提高，风力发电的不确定性和不可控性给电网的安全稳定经济运行带来诸多问题。因此需要对大规模风力发电的相关问题进行深入分析研究，尤其需要研究大规模风电集中并网情况下的风电场聚合模型问题，在进行聚合模型研究时需要对风电场的风机进行分群，因此，研究风电场风机分群方法有助于大规模风电场进行聚合建模。
[0004]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在稳定性低、安全性差和适用范围小等缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于尾流效应分群的风电场风机聚合方法，以实现稳定性高、安全性好和适用范围大的优点。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种基于尾流效应分群的风电场风机聚合方法，主要包括:`
[0007]a、获取待测风电场对应测风塔I年以上的历史测风数据，通过风速玫瑰图分析法，计算待测风电场的主导风向；
[0008]b、基于计算得到的待测风电场的主导风向，采用Larsen模型计算尾流对风速的影响；
[0009]C、基于计算得到的待测风电场的主导风向、以及计算得到的尾流对风速的影响，对风电场风机进行分群；
[0010]d、基于上述分群结果，根据尾流模型分别计算等值后每台风机的风速。
[0011 ] 进一步地，在所述步骤b中，所述Larsen模型，是基于普朗特边界层方程的渐近表达式，是一种解析模型。
[0012]进一步地,所述步骤b,具体包括:
[0013]假定下风向不同位置的风速衰减具有相似性，并且风速只会发生中等程度的衰减，则通过下式计算下风向L=X处的尾流影响区域半径:
【权利要求】
1.一种基于尾流效应分群的风电场风机聚合方法，其特征在于，主要包括: a、获取待测风电场对应测风塔I年以上的历史测风数据，通过风速玫瑰图分析法，计算待测风电场的主导风向； b、基于计算得到的待测风电场的主导风向，采用Larsen模型计算尾流对风速的影响； C、基于计算得到的待测风电场的主导风向、以及计算得到的尾流对风速的影响，对风电场风机进行分群； d、基于上述分群结果，根据尾流模型分别计算等值后每台风机的风速。
2.根据权利要求1所述的基于尾流效应分群的风电场风机聚合方法，其特征在于，在所述步骤b中，所述Larsen模型，是基于普朗特边界层方程的渐近表达式，是一种解析模型。
3.根据权利要求1或2所述的基于尾流效应分群的风电场风机聚合方法，其特征在于，所述步骤b，具体包括: 假定下风向不同位置的风速衰减具有相似性，并且风速只会发生中等程度的衰减，则通过下式计算下风向L=X处的尾流影响区域半径:
4.根据权利要求3所述的基于尾流效应分群的风电场风机聚合方法，其特征在于，所述步骤b,具体还包括: 为了避免计算普朗特混合长，在工程中常由下式来计算C1:
5.根据权利要求4所述的基于尾流效应分群的风电场风机聚合方法，其特征在于，所述步骤b,具体还包括: 缺乏实测风数据时，环境湍流强度由下式近似确定:
6.根据权利要求1或2所述的基于尾流效应分群的风电场风机聚合方法，其特征在于，在步骤b中,所述Larsen模型,具体包括Larsen尾流模型； 所述Larsen尾流模型最终的风速衰减表达式为:
7.根据权利要求6所述的基于尾流效应分群的风电场风机聚合方法，其特征在于，所述步骤C，具体包括: 当主导风向为西风或东风时，按列将风电场内的风机划分为三个区段，每列为一个区段，假设每个区段上的风速大致相同，则每个区段上的风机聚合为一台风机； 当主导风向为东北风或西南风时，风力发电机组按阶梯状划分为三个区段进行分群；按区段划分后的风电场，认为每个区段的风速大致相同，风力发电机组在相同运行点上运行，因此每区段内的全部风力发电机组等效为一台风力机对应一台发电机。
8.根据权利要求7所述的基于尾流效应分群的风电场风机聚合方法，其特征在于，所述步骤d，具体包括: 假设第一排风力发电机迎风面的风速Vl、轮毂高度50m、风轮直径49m、每排风力发电机组相距300m，根据Larsen模型，计算可得第二排风力发电机的迎风面风速为0.9281V1,第三排风力发电机的迎风面风速为0.8614V1 ； 依次类推，分别计算聚合后的每台机组的风速，完成风电场内风机的聚合，并能根据测风数据计算出聚合后 每台风机的功率值。
【文档编号】G06F19/00GK103886179SQ201410064583
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】汪宁渤, 路亮, 丁坤, 蔡旭, 周识远, 李津, 张金平, 李征, 张琛 申请人:国家电网公司, 国网甘肃省电力公司, 甘肃省电力公司风电技术中心