一种基于测风塔测风数据的风电场弃风电量确定方法
专利汇可以提供一种基于测风塔测风数据的风电场弃风电量确定方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种基于测 风 塔测风数据的风 电场 弃风电量确定方法，该方法以测风塔测风数据为 基础 ，考虑地形、 地貌 及风 电机 组尾流等影响，计算风电机组 轮毂 高度处的风速，再根据功率曲线获得风电机组理论功率，对风电场所有风电机组的理论功率求和得到风电场理论功率，最后将风电场理论功率和实际功率分别对时间积分，得到理论电量和实际电量，两者相减得到风电场弃风电量，实现对风电场弃风电量的精确计算。该方法普遍适用于各种风电场，成功解决了样板机法计算弃风电量精确度不高的问题。，下面是一种基于测风塔测风数据的风电场弃风电量确定方法专利的具体信息内容。
1.一种基于测风塔测风数据的风电场弃风电量确定方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(1)确定测风数据在地形、地貌和风机尾流影响下的变化；
(2)确定风电机组的理论功率；
(3)确定风电场理论功率；
(4)从能量管理系统中获得风电场实际功率；
(5)确定风电场弃风电量。
2.如权利要求1所述的风电场弃风电量确定方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：
①确定地形对风速的影响：地形扰动下的受扰边界层包括内层、外层和中间层；
②确定地貌对风速的影响；
③确定风电机组尾流对风速的影响。
3.如权利要求2所述的风电场弃风电量确定方法，其特征在于，所述①中，风电机组边界层外层风速的扰动的求解包括：
边界层外层在地形扰动下的流场变化按照势流理论求解，将地形变化看作对未受扰流场的小扰动,由势流理论得：
u'＝▽χ 1)；
其中：u'为变化地形对未受扰流场的扰动；χ(r,φ,z)为柱坐标下的势函数，▽为哈密顿算子；r、φ、z分别表示柱坐标系中的三个坐标变量；
以风电机组所在位置为坐标原点，则边界层外层在地形扰动下的流场变化转换为求解以下定解问题：
其中：u0为上风向未受扰水平风速矢量；h(r,φ)为地形高度函数；R为研究区域半径，R＝10km为10km外的地形变化将不再影响风电机组位置处的流场；L为地形扰动在垂直方 向上的长度；
χ(r,φ,z)的通解：
式中,Jn(αjr)为n阶贝塞尔函数；
由边界条件和贝塞尔函数的正交性以及表达式1)得：
其中： 为地形变化对风电机组位置处边界层外层流场的扰动， 为一阶贝塞尔函数的第j个零点；er、eφ分别为径向与方位角方向的单位向量；系数A1j、B1j由下式5)确定：
其中：▽h(r,φ)包含地形变化信息；
根据表达式4)和5)，在给定风电机组地理位置以及地形变化信息后，获得地形变化对风电机组位置边界层外层流场的扰动。
4.如权利要求2所述的风电场弃风电量确定方法，其特征在于，所述①中，对风电机组边界层内层风速的扰动求解，包括：
边界层内层流场扰动随高度按对数风廓线变化，在边界层内层层顶扰动达到最大并大于势流解，内层流场对于同一高度势流解的修正值为：
式中，U0(z)为上风向未受扰风矢量在高度z的风速，Lj为地形扰动在垂直方向上的长度尺度，z'j＝max(z,lj)，其中lj为边界层内层高度，lj＜＜Lj，lj由下式确定：
zoj为对应lj的相对粗糙度，上风向为均一地形时，z0j＝z0，上风向为非均一地形时： 其中： xn为第n个粗糙度变化
与风电机组的 距离；▽为哈密顿算子。
5.如权利要求2所述的风电场弃风电量确定方法，其特征在于，所述①包括：
边界层中间层的范围为lj≤z≤4lj，边界层中间层流场扰动为：
其中：kwf为加权因子， Δuj(lj)为边界层内层顶势流解修正值；
分别为z＝lj与z＝4lj的势流解；lj为边界层内层高度，lj＜＜Lj，lj由下式确定： zoj为对应lj的相对粗糙度，上风向为均一地形时，z0j＝z0，上风向为非均一地形时： 其中： xn为第n个粗糙
度变化与风电机组的距离。
6.如权利要求2所述的风电场弃风电量确定方法，其特征在于，所述②包括：
流经变化粗糙度的下风向风廓线描述为：
其中：z02为风电机组位置的粗糙度，z01为距离风电机组位置最近的上风向粗糙度， u*2、u*1分别为对应z01、z02的摩擦速度，κ＝
0.4为卡曼常数，u*1为z01对应的摩擦速度，h为边界层内层高度，由下式确定：
其中：z'0＝max(z01,z02)，x为粗糙度变化位置与风电机组位置的距离； 表示研究区域内粗糙度的最大值；
粗糙度变化扰动下，摩擦速度之间的关系，如下式：
式中，z0n、z0n+1分别为上风向粗糙度与距离最近的下风向粗糙度，u*n、u*n+1为对应z0n、z0n+1的摩擦速度；
粗糙度变化位置距离风电机组位置越远其影响亦越弱，加入距离权重因子表示距离的作用，得：
式中：z0effe为等效粗糙度， 为第n个粗糙度的距离权重因子，D＝10km，即认为10km外的粗糙度变化将不再对风电机组位置的风廓线产生影响。
7.如权利要求2所述的风电场弃风电量确定方法，其特征在于，所述③中，确定风电机组尾流对风速的影响包括：确定风电机组尾流模型；
尾流模型被称为Larsen尾流模型，假定下风向不同位置的风速衰减具有相似性，并且风速只发生中等程度的衰减，则通过下式计算下风向L＝x处的尾流影响区域半径：
其中：c1为无量纲混合长；l为普朗特混合长，A为风力机扫风面积，CT为风电机组推力系数；
Larsen尾流模型最终的风速衰减表达式为：
式中：UWT为风电机组轮毂高度的平均风速；Rw由式12)确定。
8.如权利要求1所述的风电场弃风电量确定方法，其特征在于，所述步骤(2)中，根据功率曲线，得到风电机组理论功率；功率曲线由风机制造商提供；
所述步骤(3)中，对风电场所有风电机组理论功率求和得到风电场理论功率。
9.如权利要求1所述的风电场弃风电量确定方法，其特征在于，所述步骤(5)中，将风电场理论功率和风电场实际功率分别对时间积分，得到风电场理论电量和风电场实际电量，两者相减得到风电场弃风电量。
10.如权利要求9所述的风电场弃风电量确定方法，其特征在于，利用分段二次插值法求出设定时段内各风电机组理论功率，对时间积分得到风电场理论电量： 其中PT为风电场理论功率，t0、t1分别为起始时间和结束时间；
风电场理论电量和风电场实际电量相减得到风电场弃风电量，表达式如下：Ec＝ET-EM；其中：Ec为风电场弃风电量；ET为风电场理论电量；EM为风电场实际电量。
一种基于测风塔测风数据的风电场弃风电量确定方法
技术领域
背景技术
发明内容
均一地形时： 其中： xn为第n个粗糙度变化
与风电机组的距离；▽为哈密顿算子。
度变化与风电机组的距离。
具体实施方式
均一地形时： 其中： xn为第n个粗糙度变化
与风电机组的距离。
z0，上风向为非均一地形时： 其中： xn为第n
个粗糙度变化与风电机组的距离。
z01对应的摩擦速度，h为边界层内层高度，由下式确定：
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