[发明专利]一种基于三角函数的风电机组尾流计算方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开了一种基于三角函数的风电机组尾流计算方法、装置及存储介质，属于风电场微观选址技术领域。首先确定风电场的环境参数，计算风电场区大气稳定度函数，根据大气稳定度函数计算地表摩擦速度，根据地表摩擦速度计算近地层湍流强度，根据近地层湍流强度计算尾流扩张系数，建立Jensen尾流模型，并根据尾流扩张系数计算尾流半径，计算Jensen尾流模型的风速分布，最后建立基于三角函数的尾流模型，修正Jensen尾流模型的风速分布计算结果，得到风电机组的尾流速度。本发明能够显著提高风电机组尾流计算精度，从而有效提高风电场微观选址水平。

技术领域

本发明属于风电场微观选址技术领域，具体涉及一种基于三角函数的风电机组尾流计算方法、装置及存储介质。

背景技术

随着工业技术进步，风力发电和光伏发电等可再生能源在能源体系中占据越来越大的比重，未来风力发电在新型电力系统中占据重要地位，如何高效利用风能将是我们面临的重大问题。在风电场开发中，机组之间的尾流干涉对机组发电量和载荷有着显著的影响，如何评估风电机组的尾流是风电场开发中的一个重要问题。

当前，研究人员开发出了一些适用于风电场尾流计算的模型，多数模型基于Jensen尾流模型进行改进，模型也未考虑大气稳定度对尾流发展的影响。Jensen尾流模型假定尾流区内速度呈线性分布，与实际尾流演化规律并不一致；另外，风电机组通常工作在非中性大气中，也现在尾流模型沿用的中性大气边界层假设也不一样；以上两个因素给风电机组尾流效应评估引入了较大的误差，因此有必要对模型进行相应的改进。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于三角函数的风电机组尾流计算方法、装置及存储介质，能够显著提高风电机组尾流计算精度，从而有效提高风电场微观选址水平。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种基于三角函数的风电机组尾流计算方法，包括：

S1：确定风电场的环境参数，计算风电场区大气稳定度函数；

S2：根据S1得到的大气稳定度函数计算地表摩擦速度；

S3：根据S2得到的地表摩擦速度计算近地层湍流强度；

S4：根据S3得到的近地层湍流强度计算尾流扩张系数；

S5：建立Jensen尾流模型，并根据S4得到的尾流扩张系数计算尾流半径；计算Jensen尾流模型的风速分布；

S6：建立基于三角函数的尾流模型，修正S5得到的Jensen尾流模型的风速分布计算结果，得到风电机组的尾流速度。

优选地，S1中，风电场的环境参数包括来流速度U_∞、地表粗糙度z₀、Obukhov长度L和当地纬度φ。

进一步优选地，S1中，风电场区大气稳定度函数ψ_m(ζ)基于大气边界层Monin-Obukhov相似理论计算得到：

其中，z为法向坐标，中间变量t＝(1-15ζ)^1/4，是无量纲稳定度参数。

进一步优选地，S2中，利用下式计算得到地表摩擦速度u_*：

其中κ是冯卡门常数，z_h是机组轮毂高度。

进一步优选地，S3具体为：