[发明专利]一种评估风向变化极端相干阵风幅值和风向变化值的方法

说明书

本发明公开了一种评估风向变化极端相干阵风幅值和风向变化值的方法，克服了现有技术风机载荷评估不准确导致的机组寿命减少和倒塔事故的问题，包括获取场址长期的测风数据样本、使用GAI判定函数辨识风速、风向数据，确定场址样本数据中符合要求的阵风事件、通过实测得到的样本阵风幅值拟合概率函数和理论概率之间的推算关系，得到场址方向变化的极端相干阵风的幅值和将场址阵风事件平均风速值和方向变化值进行Dir函数拟合，确定场址风向变化的极端相干阵风风向变化值四个步骤。本发明具备极大的实用性，且相对易操作，对风资源评估数据进行了更深入的挖掘，是一种符合场址五十年一遇方向变化的极端相干阵风实际情况的优选方法。

技术领域

本发明涉及风资源评估领域和风力发电机组载荷评估领域，尤其是涉及一种评估风向变化极端相干阵风幅值和风向变化值的方法。

背景技术

方向变化的极端相干阵风对风力发电机组安全运行存在很大风险，在机组设计阶段载荷仿真时，该风况对应的dlc1.4工况载荷往往是所有工况中最大的载荷，尤其是对于当前盛行的柔性塔架，其仿真结果较其它工况大很多，导致塔架设计重量过大，甚至因为塔架极限载荷过大，无法满足塔架设计要求，导致柔塔项目方案通不过。因此，在风力发电机组定场址载荷计算评估时，对场址方向变化的极端相干阵风的准确把握至关重要。

在IEC61400-1：2019标准中，dlc1.4工况环境条件为方向变化的极端相干阵风，在10s内风速增加幅值V_cg＝15m/s，风向变化Dir＝720/V_hubdeg，其中风速增量V_cg＝15m/s是通过分析欧美地区多种地形情况下的风况条件后的推荐值，一般地，在地形复杂、湍流高的地区V_cg较大，而地形平坦、湍流低的地区V_cg较小。现有技术若无视场址地形情况下，将此风速增量不加修正的用于评估所有风场，则必然存在不妥，与实际环境条件会存在高低差异，从而影响风机载荷的准确评估，影响机组的寿命，甚至发生倒塔事故。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的风机载荷评估不准确导致的机组寿命减少和倒塔事故的问题，提供一种评估风向变化极端相干阵风幅值和风向变化值的方法，以提高场址极端相干阵风评估的准确性，从而提升风力发电机组安全运行的可靠度。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种评估风向变化极端相干阵风幅值和风向变化值的方法，包括以下步骤：

S1、获取场址长期的测风数据样本；

S2、使用GAI判定函数辨识风速、风向数据，确定场址样本数据中符合要求的阵风事件；

S3、通过实测得到的样本阵风幅值拟合概率函数和理论概率之间的推算关系，得到场址方向变化的极端相干阵风的幅值；

S4、将场址阵风事件平均风速值和方向变化值进行Dir函数拟合，得到两者的对应关系，确定场址风向变化的极端相干阵风风向变化值。

作为优选，S1所述测风数据样本需要至少有一年的连续测风数据，将样本数据经过ITM数据处理方法进行编辑整理。

作为优选，所述ITM数据处理方法是基于场址不同测量时间点和不同长度的测量时间段，且累积样本测风数据总体时间至少有一年或以上，所述数据包含测风风速和方向，提取整理后，进行等时间间隔Δt的数据筛选。

作为优选，S2中所述的GAI判定函数为：

其中V(t)为实测测风风速，D(t)为实测测风风向，Δt为筛选时间间隔。

作为优选，由GAI函数值来判定场址测风样本中的阵风事件，当其大于0.99时，确定此风速变化区间为一个阵风事件。