[发明专利]一种风电场测风塔自由流风速的估算方法及装置

说明书

本发明涉及一种风电场测风塔自由流风速的估算方法及装置，属于风电场风力资源评估技术领域。本发明利用已有的风机风速数据和测风塔风速数据，通过风机风速数据确定相应风机湍流强度，并根据该湍流强度以及风机与测风塔的距离确定测风塔风速受风机机位影响的尾流折减值；再根据风机与测风塔间的方位角选取受风机影响的扇区风速，并计算出其对应的自由流风速；最后将自由流风速代替对应扇区的风速数据，进而确定测风塔的自由流风速。本发明无需在风电场增加其他测风设备，只需在现有测风塔数据的基础上就可以提供准确的风速数据，降低了成本，为风电场后期评估发电量提供了准确的依据。

技术领域

本发明涉及一种风电场测风塔自由流风速的估算方法及装置，属于风电场风力资源评估技术领域。

背景技术

近年来，随着风电行业的快速发展，风电场行业内限电、弃风现象较为严重。如何更好地推动投运风电场年发电效益，更好地预测风电场上网电量，更加高效合理地发挥投运风电场经济效益，是行业一直探讨，并亟待解决的问题。

风资源较好的“三北”地区风电的消纳问题日益严重，弃风率高居不下的情况下，寻求一种较为合理的投运风电场的风速估算方法，才能较为准确地估算风电场的发电量。一般情况下，风电场投运后测风塔受周围风机尾流效应影响，并不能真实反应测风塔处自由流风速。如果直接采用测风塔实测风速进行发电量评估，势必影响发电量评估的合理性和准确性，而且，如果采用加装其它设备来或其它技术手段来完成，势必会增加设备成本与时间成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种风电场测风塔自由流风速的估算方法及装置，以解决目前必须加装其他测风设备进行发电量评估导致成本高、不易实现的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种风电场测风塔自由流风速的估算方法，该估算方法包括以下步骤：

1)获取风电场内设定时间段的测风塔风速数据、以及相同设定时间段风机风速数据，并根据风机风速数据确定风机机位处的湍流强度，所述测风塔风速数据包括各个扇区的风速数据；

2)根据风机处坐标与测风塔坐标确定风机机位与测风塔位置间的距离和方位角；

3)根据风机推力系数、风机叶轮直径、风机机位处的湍流强度和所述距离确定测风塔风速受风机机位影响的尾流折减值；

4)从步骤1)中测风塔实测风速数据中选取与所述方位角对应的测风塔风向扇区风速，并根据所述尾流折减值和所选取的测风塔风向扇区风速计算该处的自由流风速；

5)将得到的自由流风速代替测风塔实测风速数据中对应扇区的风速数据，根据替换后扇区风速数据和其他扇区实测风速数据确定测风塔自由流风速的估算值。

本发明还提供了一种风电场测风塔自由流风速的估算装置，该估算装置包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明的风电场自由流风速的估算方法。

本发明利用已有的风机风速数据和测风塔风速数据，通过风机风速数据确定相应风机湍流强度，并根据该湍流强度以及风机与测风塔的距离确定测风塔风速受风机机位影响的尾流折减值；再根据风机与测风塔间的方位角选取与所述方位角对应的测风塔风向扇区风速作为受风机影响的扇区风速，并计算出其对应的自由流风速；最后将自由流风速代替测风塔实测风速数据中对应扇区的风速数据，进而确定测风塔的自由流风速。本发明无需增加其它设备进行风速评估，只需在现有测风塔数据的基础上就可以提供准确的风速数据，降低了成本，为风电场后期评估发电量提供了准确的依据。

进一步地，所述步骤1)中湍流强度采用的计算公式为：

其中I_T表示风机机位处的湍流强度值，δ表示设定时间段内风机自身风速的标准偏差值，表示设定时间段内风机风速的平均值。