[发明专利]一种基于有效风速的风能评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风能评估方法，尤其涉及一种基于有效风速的风能评估方法。

背景技术

风电场的建设与运营以占据足够多的风能资源为前提。准确的风能资源评估对于保证风电场的发电量和经济效益影响重大。在风电场选址过程中，需要对所在地历年的气象记录进行调查，并设置测风塔实际测量场内的风速，通过统计和分析获得风电场的风功率特征。

一般而言，针对风电场不同阶段的各种应用，需要了解的风功率数据的时间长度与时间间隔亦有所不同。在风电场的运营过程中，为了制定风电场长期发电规划和备用发电容量计划，需要数年内的风功率数据，数据点的时间间隔可达小时级；为了满足电力系统能量调度的要求，需要数周内的风功率数据，数据点的时间间隔一般为分钟级；而在风电机组的运行控制中，为了保护风电机组不受损坏，平抑其输出功率的快速波动，维持电力系统的运行稳定性，往往需要数日内的风功率瞬变特性，数据点的时间间隔可短至秒级。

风功率与风速密切相关，二者之间呈明显的非线性关系。在传统的风能与风功率统计中，所有的风能计算都是基于一段时间内的平均风速进行的。而这种传统的惯用做法可能给风能统计带来不可忽视的误差。一个明显的不良后果是，由秒级、分钟级和小时级等不同时间尺度的平均风速计算得到的同一段时间内的风能差别甚大，无法保持一致。

发明内容

本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷，提供一种基于有效风速的风能评估方法。

为实现上述目的，本发明提供的一种基于有效风速的风能评估方法，该方法包括：

步骤1：数据采集

采集风电场的具体数据如下：一定时间段内，分别同时通过风速风向仪均匀采集若干个风电场迎风方向的即时风速v、通过温度传感器均匀采集若干个风电场的空气热力学温度T、通过湿度传感器均匀采集若干个风电场的空气湿度?、通过压力传感器均匀采集若干个风电场的湿空气压力P，通过干湿球温度计均匀采集若干湿空气的干球温度t_(d)；

步骤2：数据处理之查表获得饱和水蒸气分压力P_(sat)

利用干湿球温度计测量得到的干球温度t_(d)并通过查表求得对应于干球温度t_(d)的风电场饱和水蒸气压力P_（sat）；

步骤3：数据处理之空气密度 计算

根据温度传感器、湿度传感器及压力传感器分别采集的T、?、P数据及步骤2中查表获得的饱和水蒸气压力P_(sat),利用上述数据并通过空气密度计算公式：=(P/287T)×(1–0.3796? P_(sat)/P)计算若干相应的空气密度；

步骤4：针对风电场的空气密度历史数据，选定一取值恒定空气密度作为参考量；

步骤5：数据处理之最小时间间隔内的若干有效风速及平均风功率密度计算

根据步骤3中若干得到的空气密度，利用流体的物理学定律及动能定理并通过有效风速计算公式：计算若干个最小时间间隔的针对空气密度变化的有效风速，并通过所得的若干对应时刻的有效风速及平均风功率密度公式：计算若干最小时间间隔内对应时刻的所有风功率，式中，、分别为采集风电场内即时风速v的初始时刻和终止时刻；

步骤6：数据处理之最小时间间隔内的有效风速向任一较大时间间隔内的有效风速的转换

将步骤5中计算得到的若干个最小时间间隔内的有效风速作为计算任一较大时间间隔内的不同有效风速，并通过有效风速转化公式：

计算大时间间隔内的有效风速，式中，为自然数，第层有效风速序列为：，每个数据点占据的时间长度为；第层有效风速序列为：，每个数据点占据的时间长度为；

步骤7：数据处理之任一较大时间间隔内的风能评估

根据步骤3、步骤4及步骤5中计算得出最小时间间隔的有效风速、最小时间间隔内各有效风速对应的平均风功率密度、较大时间间隔的有效风速，并通过

及联合计算得出任一较大时间间隔内的基于有效风速的风能，式中为自然数。

综上所述，本发明一种基于有效风速的风能评估方法适用于空气密度变化的风电场风能评估，不仅可以准确地对风电场的风能进行评估，而且在进行风能评估时，结果不受时间段长短的影响。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果，以下兹例举实施例详予说明。