[发明专利]基于计算流体力学模型的风电场功率物理预测方法

权利要求书

1.一种基于计算流体力学模型的风电场功率物理预测方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：建立计算流体力学模型；

步骤2：对风电场的风况进行离散化处理，将各离散风况作为边界条件进行计算流体力学模型数值模拟，获得各离散风况的风电场空间流场分布；

步骤3：建立各离散风况下各台风电机组轮毂高度风速、风向及发电功率数据库；

步骤4：求得各台风电机组的风速和风向，进而计算出各台风电机组的发电功率，从而得到风电场功率的预测值。

2.根据权利要求1所述的物理预测方法，其特征是所述建立计算流体力学模型具体是：

步骤101：收集和测绘风电场及其周边设定范围内的地形等高线数据及粗糙度数据；

步骤102：根据步骤101获得的数据，建立预测风电场及其周边设定范围内的地形等高线数据及粗糙度的物理模型，然后确定风电场上方的空气流场区域；

步骤103：根据风电场及其周边设定范围内的地形，对步骤102确定的空气流场区域进行网格划分；

步骤104：确定风速轮廓线形状，所述风速轮廓线形状为计算流体力学模型的入口速度边界条件；

步骤105：初始化空气流场区域，进行计算流体力学模型数值计算，得到空气流场区域的风速；

步骤106：将步骤105计算的空气流场区域的风速与实际测量的空气流场区 域的风速进行比较，根据比较结果优化计算流体力学模型。

3.根据权利要求2所述的物理预测方法，其特征是所述步骤2具体是：

步骤201：对风电场的风况进行离散化处理，得到离散风况的风速和风向；

步骤202：分别将各个离散风况的风速和风向代入风速轮廓线，作为空气流动区域入口速度边界条件，利用优化后的计算流体力学模型进行模拟计算，得到各个离散风况对应的空气流场区域的风速和风向分布。

4.根据权利要求3所述的物理预测方法，其特征是所述步骤3具体是：

步骤301：确定各台风电机组在风电场中的空间坐标；

步骤302：在各个离散风况对应的空气流场区域中，读出各台风电机组轮毂高度周边网格的风速和风向，然后利用线性插值法求得各个离散风况对应的风电场中各台风电机组轮毂高度的风速和风向；

步骤303：针对每个离散风况对应的风电场中各台风电机组轮毂高度的风速，利用风电场空气密度调节风电场中各台风电机组轮毂高度的风速值，得到各台风电机组轮毂高度的风速调节值；

步骤304：根据各台风电机组之间的相对位置，利用尾流模型求解尾流效应引起的各台风电机组轮毂高度的风速衰减值；

步骤305：根据各台风电机组轮毂高度的风速调节值和各台风电机组轮毂高度的风速衰减值，计算各台风电机组轮毂高度的风速修正值；

步骤305：根据各台风电机组轮毂高度的风速修正值，按照风电场各台风电机组的功率曲线，计算出各台风电机组的发电功率，从而获得各个离散风况对应的风电场中各台风电机组发电功率；

步骤307：将各个离散风况对应的风电场中各台风电机组的风速、风向和发电功率存入数据库。

5.根据权利要求4所述的物理预测方法，其特征是所述步骤4具体是：

步骤401：计算待预测时间段内的风电机组轮毂高度的平均空气密度，在所 述数据库中查询所述平均空气密度对应的数据表；

步骤402：以中尺度数值天气预报的风速和风向时间序列参数作为输入数据，在步骤401查询到的数据表中，查询与设定时刻所述输入数据输入的风速和风向值最相近的四个风况，读出四个风况的各风电机组轮毂高度风速、风向及发电功率；

步骤403：利用分段线性插值法求出所述设定时刻各风电机组轮毂高度的风速及发电功率预测值；

步骤404：确定所述设定时刻正在运行的风电机组；

步骤405：将正在运行的风电机组的功率叠加，获得所述设定时刻整个风电场的功率预测值；

步骤406：改变设定时刻，重复上述步骤401-405，得到整个待测时间段的风电场的功率预测值。