[发明专利]一种水平轴风力机三维全尾流模型的建立方法

说明书

本发明涉及风场数据分析技术领域，具体而言，涉及一种水平轴风力机三维全尾流模型的建立方法，该方法的步骤包括：获取风场数据，基于预设的Jensen尾流模型、双高斯函数以及质量守恒算法对风场数据进行计算，得到初始垂直高度全尾流风速分布；获取来流风速数据，生成风切变曲线，根据风切变曲线计算求得质量亏损，通过质量亏损对初始垂直高度尾流风速分布进行修正，得到修正垂直高度全尾流风速分布；根据修正垂直高度全尾流风速分布求解水平面全尾流风速分布，结合修正垂直高度尾流风速分布与水平面全尾流风速分布，构建三维全尾流模型。

技术领域

本发明涉及风场数据分析技术领域，具体而言，涉及一种水平轴风力机三维全尾流模型的建立方法。

背景技术

风力发电是指把风的动能转为电能，并且对于碳中和目标的达到也起着非常重要的作用。在风力发电的过程中，尾流的存在容易导致下游风力机疲劳负荷的增加，造成风力机发电量的损失。但是，对于风力机负载的全场控制能够有效减少尾流对风力机的影响，而风力机负载的全场控制往往离不开尾流模型的搭建。因此，准确的多维尾流模型对风电机组布局优化和风电场经济运行具有重要作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水平轴风力机三维全尾流模型的建立方法，其用于解决上述技术问题。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

一种水平轴风力机三维全尾流模型的建立方法，包括如下内容：

获取风场数据，基于预设的Jensen尾流模型、双高斯函数以及质量守恒算法对风场数据进行计算，得到初始垂直高度全尾流风速分布；

获取来流风速数据，生成风切变曲线，根据风切变曲线计算求得质量亏损，通过质量亏损对初始垂直高度尾流风速分布进行修正，得到修正垂直高度全尾流风速分布；

根据修正垂直高度全尾流风速分布求解水平面全尾流风速分布，结合修正垂直高度尾流风速分布与水平面全尾流风速分布，构建三维全尾流模型。

可选的，所述双高斯函数的计算公式如下所示：

其中，z_min代表高斯极小值到轮毂中心的垂直距离，当z_min＝0时，为单高斯函数，当z_min≠0时，为双高斯函数；A、B为未知参数，A为第一参数，B为第二参数；z为距离轮毂中心的垂直高度；σ_z为垂直方向高斯函数的标准差；u_hub为风力机轮毂中心的来流风速。

可选的，所述初始垂直高度全尾流风速分布，其具体求解步骤包括：

获取风场数据，基于风场数据对初始垂直高度全尾流风速分布进行预测，同时根据高斯分布的密度函数曲线性质及预设的Jensen尾流模型对风场数据求解，获取高斯函数的标准差及高斯极小值到轮毂中心的垂直距离；

基于预设的Jensen尾流模型和双高斯函数对风场数据进行求解，得到第二参数的值，根据第二参数的值和质量守恒算法的计算公式计算求得第一参数的值；

将第一参数的值、第二参数的值、高斯分布的标准差及高斯极小值到轮毂中心的垂直距离代入预测的初始垂直高度全尾流风速分布中进行计算，得到初始垂直高度全尾流风速分布；

其中，所述第一参数、第二参数、高斯分布的标准差及高斯极小值到轮毂中心的垂直距离，具体计算公式如下：