一种海上风电场发电量计算方法
专利汇可以提供一种海上风电场发电量计算方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种海上 风 电场 发电量计算方法，包括以下步骤：收集测风数据；求解海面粗糙度；利用理查森数法求解理查森数并判定海上风电场热 稳定性 ；求解莫宁长度；对风轮廓模型进行修正并求解修正后的风速数据；对Jensen尾流模型进行修正并对海上风电场不同 热稳定性 赋予对应的不同的尾流耗散系数中的常数；求解单台机组尾流影响下的下游机组风轮前的风速；求解多台机组尾流影响下的下游机组风轮前的风速；求解海上风电场不同热稳定性下单台机组输出功率；分别计算海上风电场不同热稳定性下单台机组年总发电量，以及海上风电场年总发电量。充分考虑近海风电场不同区域、不同时间 风能 分布的差异性，实现快速准确地计算海上风电场发电量。，下面是一种海上风电场发电量计算方法专利的具体信息内容。
1.一种海上风电场发电量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)收集海上风电场所建的测风塔的一年的测风数据，所述测风数据包括同一测风年内测风塔所测的不同高度的风速、风向及温度数据，其中不同高度包括距离海面10m高度以及测风塔轮毂高度H；
2)利用海面10m高度的风速数据以及海面粗糙度计算公式，求解海面粗糙度z0；
3)利用理查森数法求解理查森数Ri，并根据理查森数Ri判定海上风电场热稳定性；
4)根据理查森数Ri求解莫宁长度L；
5)利用海面粗糙度z0以及莫宁长度L对风轮廓模型进行修正，并求解修正后的风速数据V0；
6)对Jensen尾流模型进行修正，并对海上风电场不同热稳定性赋予对应的不同的尾流耗散系数k中的尾流耗散常数kw；
7)求解单台机组尾流影响下的下游机组风轮前的风速vx；
8)求解多台机组尾流影响下的下游机组风轮前的风速vj(t)；
9)根据风电场风力发电机组的功率曲线以及步骤8)求解得到的多台机组影响下的下游机组风轮前的风速vj(t)，求解海上风电场不同热稳定性下单台机组输出功率E(v)；
10)分别计算海上风电场不同热稳定性下单台机组年总发电量Ej，以及海上风电场年总发电量E。
2.根据权利要求1所述的一种海上风电场发电量计算方法，其特征在于：所述步骤2)中的海面10m高度的海面粗糙度计算公式为，
其中，z0为海面粗糙度，s为冯卡门常数、取值为0.35，U10为海面10m高度处风速。
3.根据权利要求1所述的一种海上风电场发电量计算方法，其特征在于：所述步骤3)中的理查森数Ri的计算公式为，
ΔT＝T2-T1 (4)
Δu＝u2-u1 (5)
其中，g为重力加速度，I为z1和z2的算术平方根，z1和z2分别为上、下两个气层的高度，T1和T2分别为上、下两个气层的温度，T为上、下两个气层的温度T1和T2的平均值，ΔT为上、下两个气层的温差值，u1和u2分别为上、下两个气层的速度，Δu为上、下两个气层的速度差；
所述步骤3)中的判定海上风电场热稳定性为，
当理查森数Ri的数值范围为Ri＞0.2，则判定海上风电场热稳定性为稳定；
当理查森数Ri的数值范围为-0.6＜Ri＜＝0.2，则判定海上风电场热稳定性为中性；
当理查森数Ri的数值范围为-2.5＜Ri＜＝-0.6，则判定海上风电场热稳定性为不稳定；
当理查森数Ri的数值范围为Ri＜＝-2.5，则判定海上风电场热稳定性为极不稳定。
4.根据权利要求3所述的一种海上风电场发电量计算方法，其特征在于：所述步骤4)中的莫宁长度L的计算公式为，
其中，L为莫宁长度，I为z1和z2的算术平方根，Ri为理查森数。
5.根据权利要求4所述的一种海上风电场发电量计算方法，其特征在于：所述步骤5)中的风轮廓模型修正为，
其中，u*为摩擦速度，s为冯卡门常数，取值为0.35；z为垂直方向上风轮廓对应的高度值，z0为海面粗糙度，ψm为风速的通用函数，L为莫宁长度；
摩擦速度u*的求解公式为u*2＝C10U102，其中C10为阻力系数，C10可以根据吴京公式求解，U10为海面10m高度处风速；
其中，风速的通用函数ψm的计算公式为，
当海上风电场热稳定性为稳定时，
当海上风电场热稳定性为中性时，
当海上风电场热稳定性为不稳定或极不稳定时，
y＝[1-(16·z/L)]1/4 (11)
其中，y为公式(10)中单列出的公共项；
所述步骤5)中的求解修正后的风速数据V0为，根据式(7)及风速的通用函数ψm的计算公式，计算考虑了海上风电场热稳定性和海面粗糙度后的轮毂高度z＝H处的风速数据u(z)。
6.根据权利要求5所述的一种海上风电场发电量计算方法，其特征在于：所述步骤6)对Jensen尾流模型进行修正，对海上风电场不同热稳定性赋予对应的不同的尾流耗散系数k中的尾流耗散常数kw，具体为，
6-1)根据步骤3)判定的海上风电场热稳定性，将步骤5)求解得到的修正后的风速数据V0对应分为稳定、中性、不稳定和极不稳定共四组；
6-2)计算尾流耗散系数k，k＝kw(σG+σ0)/v0；
其中，kw为尾流耗散常数，σG和σ0分别为风电机组产生的湍流和自然湍流的均方差，v0为自然风速；
6-3)对海上风电场不同热稳定性赋予对应的不同的尾流耗散系数k中的尾流耗散常数kw，包括，
当海上风电场热稳定性为稳定时，赋予尾流耗散系数k中的尾流耗散常数kw值为0.098；
当海上风电场热稳定性为中性时，赋予尾流耗散系数k中的尾流耗散常数kw值为0.048；
当海上风电场热稳定性为不稳定时，赋予尾流耗散系数k中的尾流耗散常数kw值为
0.051；
当海上风电场热稳定性为极不稳定时，赋予尾流耗散系数k中的尾流耗散常数kw值为
0.044。
7.根据权利要求6所述的一种海上风电场发电量计算方法，其特征在于：所述步骤7)求解单台机组尾流影响下的下游机组风轮前的风速vx，具体为，
7-1)根据动量理论有，
其中，ρ为空气密度，R和Rw分别为叶轮半径和尾流半径，vx为受尾流影响的风速，vT为通过叶片的风速；
7-2)根据推力系数公式求解得到自然风速v0、通过叶片的风速vT和风电机组的推力系数CT具有如下关系，
vT＝v0(1-CT)1/2 (15)
7-3)单台机组尾流影响下的下游机组风轮前的风速vx的计算公式为，
其中，X为两个风电机组的间距。
8.根据权利要求7所述的一种海上风电场发电量计算方法，其特征在于：所述步骤8)求解多台机组尾流影响下的下游机组风轮前的风速vj(t)，其计算公式为，其中，vj(t)为作用在任意一台机组上的风速，vj0(t)为没有经过任何塔影影响作用在第j台风力发电机组上的风速、即自由流风速，vmj(t)为考虑机组间尾流效应时第m台风力发电机组作用在第j台风力发电机组上的尾流风速， 表示在第j台风力发电机组处第m台风力发电机组的投影面积 与第j台风力发电机组面积Arot-j的比，n为风力发电机组总台数，t表示时刻。
9.根据权利要求8所述的一种海上风电场发电量计算方法，其特征在于：所述步骤10)分别计算海上风电场不同热稳定性下单台机组年总发电量Ej，以及海上风电场年总发电量E，具体为，
10-1)采用威布尔分布描述平均风速变化，
则平均风速的概率密度函数f(v)为，
平均风速的累积分布函数F(v)为，
F(v)＝1-exp(-(v/c)p) (19)
其中，p为决定分布范围的形状参数，c为决定位置的尺度参数，v为测风数据中的风速；
10-2)将步骤5)修正后的风速数据V0带入公式(18)中的v，分别求解海上风电场不同热稳定性下的平均风速的概率密度函数；
将步骤5)修正后的风速数据V0带入公式(19)中的v，分别求解海上风电场不同热稳定性下的平均风速的累积分布函数；
10-3)计算单台机组年总发电量Ej，
其中，p(θ)为对应角度θ的风向频率，vin为风电机组的切入风速，vout为风电机组的切出风速，N(v)为相应风速等级出现的全年累计小时数，E(v)为速度v通过风电场风力发电机组的功率曲线得到的单台机组输出功率，f(v)为通过威布尔分布的平均风速的概率密度函数得到的频率；
将步骤5)修正后的风速数据V0带入公式(20)中的v，分别求解海上风电场不同热稳定性下的单台机组年总发电量Ej；
10-4)计算海上风电场年总发电量E，
其中，n为海上风电场的风电机组总台数。
一种海上风电场发电量计算方法
技术领域
背景技术
发明内容
附图说明
具体实施方式
-2.5
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