[发明专利]一种基于尾流影响的大型海上风电场选址方法

说明书

技术领域

本发明涉及风电领域，特别地涉及海上风电场的选址方法。

背景技术

海上风电场选址是海上风电场建设项目前期工作的重要环节。海上风电场选址通常考虑的因素有环境制约、海域使用制约、航道和港口等制约条件，以及风电场自身的建设条件。一般采用的选址方法为海上风电场拓扑优化选址方法，以及专家调查法。这两种方法显然没有重点考虑风电场单元之间的影响，尤其是尾流对风机组运行的影响。由此使得风电场之间及风电场自身的尾流过大，影响了风力发电机组的安全性以及风电场的发电量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种尾流情况的大型海上风电场选址方法，这种方法在原有基础上叠加考虑风电场之间以及风电场自身的尾流影响，复核原有评价结论并给予修正，所述方法包括如下步骤：

一种基于尾流影响的大型海上风电场选址方法，其中所述大型海上风电场包括多个风电场单元，所述选址方法包括如下步骤：

步骤一：单个风电场单元的设定；

步骤二：针对单个风电场单元建立选址模型；

步骤三：多个风电场单元组合以形成所述大型海上风电场；

步骤四：基于所述选址模型，判断所述多个风电场单元组合之后，各个风电场单元之间以及单个风电场单元自身尾流的合理性，以此复核单个风电场单元的容量设置以及选址正确性，进行修正；

步骤五：确定大型海上风电场选址。

优选地，单个风电场的设定包括确定单个风电场的风机布置方案及容量；其中确定因素为：拟定风力发电机组的单机容量、功率曲线和推力系数，以及所述风电场的气象数据。

优选地，风电场单元的选址模型为：

式中：C_wake为尾流影响，C_T为推力系数，D₀为前排风机叶轮直径，k为衰减常数，X₀₁为两台风机叶轮的距离，A_overlap为A重叠区，为后排风机扫风面积；

其中衰减常数K为0.04。

优选地，所述多个风电场单元的组合，包括对多个风电场单元进行布置优化和容量判断，控制所形成的风电场单元自身以及所述风电场内单元之间的尾流在设定范围之内，其中判断条件为最大尾流影响C_wake为：12％<C_wake<16％。

优选地，判断尾流的合理性是通过控制风机排布方式、风电场单元之间布局以及保护区、航道、养殖区等环境因素，进而复核选址模型边界条件；如最终结果落入设定范围之内，则终止判断。

优选地，如果最终结果未落入设定范围，调整单个风电场单元场址范围，重复复核计算，直至最终结果落入设定范围之内；其中相邻风电场单元之间最小间距L≤3km。

本发明的优点在于统筹考虑影响海上风电开发的气象、水文、地质和功能区制约等综合要素，提出考虑风电场之间影响的海上风能资源精益化评估技术，使海上风资源精益化评估结果可应用于风电开发的评估中。

附图说明

图1是本发明提出的基于尾流影响的大型海上风电场选址方法的流程图。

具体实施方式

仅为说明的目的提出下述实施例，这些实施例并不限定本发明的保护范围。

风电场所有风电机组若都按最大风能捕获的方式运行,会造成上风向机组捕获风能过大,风速随尾流传播方向递减,下风向机组输入的风速损失较大,难以实现风电场出力效率最大化。因此,有必要协调各机组捕获的风能,从而调节风电场内尾流分布,改善机组间气动耦合,优化风电场有功出力效率。

图1示出了本发明提出的基于尾流影响的大型海上风电场选址方法的流程图。

根据本发明的方法，其中大型海上风电场包括多个风电场单元，所述选址方法包括如下步骤：

步骤一：单个风电场单元的设定，收集拟定风力发电机组的单机容量、功率曲线和推力系数等技术参数，以及风电场的气象数据。基于这些数据，确定单个风电场单元的风机布置方案及容量。

步骤二：针对单个风电场单元建立选址模型。所建立的模型为：

式中：C_wake为尾流影响，C_T为推力系数，D₀为前排风机叶轮直径，k为衰减常数，X₀₁为两台风机叶轮的距离，A_overlap为A重叠区，为后排风机扫风面积；

其中衰减常数K为0.04。