[发明专利]一种潮汐流能发电场输出功率的概率模拟方法

摘要

本发明公开一种潮汐流能发电场输出功率的概率模拟方法，针对现有的潮汐流能发电场输出功率概率模拟方法的不足，提供一种潮汐流能发电场输出功率的概率模拟方法，该方法不仅能够充分考虑潮汐流速的规律性和不确定性，还可计及潮汐流能发电机组间的尾流效应，进而实现潮汐流能发电场输出功率特性的准确模拟。该方法能够为电力系统的经济、环保、安全效益评估以及规划和运行策略的合理制定等提供良好的分析基础。

主权项

一种潮汐流能发电场输出功率的概率模拟方法，其特征在于，包括以下步骤:1)获取潮汐流能发电场潮汐流速n天每天d个时刻的实测数据样本vij，其中潮汐流速第i天的实测数据样本为Vi＝[vi1,vi2,...,vid]，i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,d，d为日时刻数，海水密度ρ；获取潮汐流能发电机组的切入流速Vcutin、额定流速Vrated、额定输出功率Prated、获能系数Cp、推力系数CT、叶片直径D、叶片扫过的面积A；获取潮汐流能发电场内的机组总数Ng，每行的机组数Nh，每列的机组数Nl，各机组间的横向距离Lh和纵向距离Lz，各机组的相对位置信息Gk＝(gkx,gky)，k为机组总序号，k＝1,2,…,Ng，x为机组行序号，gkx＝1,2,…,Nh；y为机组列序号，gky＝1,2,…,Nl；2)计算潮汐流速的日均值曲线潮汐流速第j个时刻的均值Mj：Mj=1nΣi=1nvij---(1)]]>式中，j＝1,2,…,d，根据公式(1)得到潮汐流速的日均值曲线为M＝[M1,M2,…,Md]。3)产生潮汐流速的日随机样本3‑1)计算各时刻潮汐流速随机分量的实测数据样本计算各小时潮汐流速随机分量的历史样本sij：sij＝vij‑Mj  (2)3‑2)估计各时刻潮汐流速随机分量的均值和标准差计算各时刻潮汐流速随机分量的均值μj：μj=1nΣi=1nsij---(3)]]>计算各时刻潮汐流速随机分量的标准差σj：σj=1nΣi=1n(sij-μj)2---(4)]]>3‑3)产生潮汐流速的日随机样本利用公式(5)依次估计各时刻潮汐流速随机分量sj的概率密度函数：f(sj)=12πσjexp(-(sj-μj)22σj2)---(5)]]>3‑4)根据公式(5)，依次产生各时刻潮汐流速随机分量的随机样本Sc＝[Sc1，Sc2，…，Scd]；3‑5)计算潮汐流速日随机样本Ts＝[Ts1，Ts2，…，Tsd]中各时刻的潮汐流速值，公式(6)为：Tsj＝Scj+Mj   (6)4)计算潮汐流能发电场输出功率的日随机样本4‑1)依次计算各机组各时刻的潮汐流速值：4‑1‑1)利用公式(7)依次计算位于第1行各个机组各时刻的潮汐流速值vkj：vkj＝Tsj  (7)4‑1‑2)利用公式(8)依次计算除了第1行外各个机组各时刻的潮汐流速值vkj，vkj=vukj-(Tsj-Tsj1-CT(0.0927(Lz/D)+0.993))e[-((Lh+0.081Lz-(D/2))2/(2(0.081Lz)2))]---(8)]]>式中，vukj为第uk个机组第j个时刻的潮汐流速值，uk＝x、x+1……Ng，x为第2行第1个机组的编号；j＝1,2,…,d，第uk个机组的位置信息为(gkx‑1,gky)。Tsj为第j个时刻潮汐流速的随机样本，j＝1,2,…,d，d为日时刻数，CT为潮汐流能发电机组的推力系数，Lh为各机组间的横向距离，Lz为各机组间的纵向距离，D为潮汐流能发电机组的叶片直径；4‑2)依次计算各机组各时刻的输出功率pkj：pkj=00<vkj<Vcutin0.5CpρAvkj3Vcutin≤vkj<VratedPratedVrated≤vkj---(9)]]>式中，Vcutin是潮汐流能发电机组的切入流速，Vrated是潮汐流能发电机组的额定流速，Prated是潮汐流能发电机组的额定输出功率。第I)步完成后，根据第I)步计算得到的各机组各时刻的潮汐流速值vkj，利用公式(9)依次计算各机组各时刻的输出功率pkj，k＝1,2,…,Ng，j＝1,2,…,d，d为日时刻数。公式(9)为：pkj=00<vkj<Vcutin0.5CpρAvkj3Vcutin≤vkj<VratedPratedVrated≤vkj---(9)]]>4‑3)依次计算潮汐流能发电场各时刻的输出功率Pj：Pj=1NgΣk=1Ngpkj---(10)]]>即得到潮汐流能发电场输出功率的日随机样本为P＝[P1,P2,...,Pd]。