[发明专利]一种分布式风电场功率优化方法及装置

权利要求书

1.一种分布式风电场功率优化方法，其特征在于，包括：

构建风电场中风机的尾流风机功率模型：

根据所述尾流风机功率模型构建所述风电场的风向无向图和尾流有向图的网络拓扑结构,其中所述风电场中的风机构成所述网络拓扑结构的节点,所述风电场中相邻风机之间的尾流强度权重系数构成所述网络拓扑结构的边，所述节点连线上的数值表示尾流强度；

计算所述风电场中风机相互之间的尾流权重，采用图论的最近邻算法进行聚类分析，将所述风电场划分为多组聚类子风电场；

基于分组的所述聚类子风电场，利用交替乘子方向法建立分布式风电场功率模型，求解功率最优值；

其中，所述构建风电场中风机的尾流风机功率模型的步骤包括：

计算风电场的风向，并确定风电场中的风机位置坐标；

根据所述风机位置坐标计算所述风电场中上风风机在其每一个下风风机处的尾流中心线角度以及尾流偏转中心位置；

基于所述尾流偏转中心位置构建风电场中风机的尾流风机功率模型；所述计算风电场的风向，并确定风电场中的风机位置坐标的步骤包括：

以所述风电场中的风机为原点建立笛卡尔坐标系，其中，所述笛卡尔坐标系中的x轴为流入风电场的顺风方向，y轴为横风方向，所述y轴在水平方向上与所述x轴正交，z轴为风机中心高度；

测量得到所述风电场中每个风机轮毂处的顺风流动方向的测量值，并进行平均得到所述风电场的风向初始估计值φ；

将所述初始估计值φ代入坐标变换公式对每个所述风机进行顺风-横风坐标变换，所述坐标变换公式为：

其中，为以风机i为坐标原点建立的笛卡尔坐标系，(X_i,Y_i,Z_i)为变换后的风机位置；

对所述风电场中每一个风机顺风方向坐标进行排序，其中顺风方向X_i值最小的风机为上风风机，相对于该上风风机的所述风电场中其他风机为下风风机；

用所述上风风机轮毂处的顺风流动方向的测量值替换所述初始估计值，代入所述坐标变换公式进行迭代至收敛，确定收敛得到的上风风机为最前风机，所述最前风机轮毂处的顺风流动方向即为所述风电场的风向；

所述基于所述尾流偏转中心位置构建风电场中风机的尾流风机功率模型的步骤包括：

根据所述尾流偏转中心位置，对风机尾流划分出不同的尾流区，分别计算每一个所述尾流区的区域扩展系数及其尾流衰减系数，计算公式如下：

其中，M_U,q、a_μ、b_μ是不同尾流区的模型参数，m_μ,q是尾流区q的区域扩展系数，γ_i为风机i的偏航角，c_i,q(x)表示尾流区q的尾流衰减系数，D_i是风机i的转子直径，k_e是尾流面积的扩展系数，x-X_i为风机i的下游位置；

通过计算所述风机的功率系数和有效风速构建尾流风机功率模型如下：

其中，P_i表示风机i的稳态电功率，ρ表示所述风电场中的空气密度，i表示风机编号，γ_i表示偏航角，a_i表示横截因子，A_i表示风机i的转子掠过面积，C_P表示风机的功率系数，U_i表示风机i的有效风速，模型参数η表示损耗因子，模型参数p_P表示偏航指数，表示风机的集合,表示风机i的尾流区q和下风风机j的转子之间的重叠区域,A_j表示风机j的转子掠过面积，c_i,q(x)表示尾流区q的尾流衰减系数。