[发明专利]一种在役海上风电场尾流损失实时计算方法

说明书

本发明提供的一种在役海上风电场尾流损失实时计算方法，包括以下步骤：步骤1，获取风电场区域内各个风电机组的机组信息、以及风电场区域内的自由来流的数据信息；步骤2，搭建机组下风向尾流影响区内的风速计算模块，计算各个风电机组点位处的实际风速；步骤3，计算当前风速对应的单一尾流影响因素下的各个机组的实际输出功率；步骤4，计算风电场区域内当前时间段，正常运行的所有机组由于尾流效应而造成的实时发电量损失总和；本发明解决了在役海上风电场智慧化运维过程中，由于机组实际的尾流效应而造成整场能效损失的实时评估问题，相对于前期设计阶段提高了尾流损失的评估精度。

技术领域

本发明属于风力发电的能效评估技术领域，具体涉及一种在役海上风电场尾流损失实时计算方法。

背景技术

我国海上风能资源丰富，相对于陆上风电，海上风电具有风况稳定，装机容量高，有效利用小时数高，且紧邻电力负荷中心等优点。近年来，我国对海上风电扶持力度的持续加大，海上风电开发已经进入了规模化、商业化发展阶段。目前，已有多个省区的海上风电示范项目并网运行，海上风电的智慧化运维随之成为风电运营商日益关注的焦点。

海上风电场的机组数量通常较多，阵列排布规模较大；与此同时，随着海上风电机组单机容量的不断增大，其机组风轮直径也在不断增加，海风流过旋转的风轮之后，由于单个机组的尾流效应以及不同机组间的尾流干涉效应，造成机组(阵列)下风向区域的气流扰动程度和影响范围增大，风电场内风速分布不均，影响风电场内每台风电机组运行状况，以及风电场运行工况及输出；加之海面为平坦均匀下垫面，海表粗糙度很小，海上的大气热力稳定度总体上偏稳定状态、湍流强度较低，不同高度大气的垂直混合作用较弱，不利于尾流影响区和外界自由气流的动量能量交换，因而尾流风速恢复较慢，尾流传播距离加长，已有研究表明，海上风电场的尾流传播距离超过了100倍叶轮直径(～10¹公里量级)以上。风电机组的尾流效应以及机组间的尾流叠加干涉，使得相应影响区域内的风速产生亏损(即低于自由来流风速)，从而造成机组的实际发电量降低，以及整场风能利用率下降。

目前，风力机组的尾流损失预测通常用于风电场的前期勘察与设计阶段，通过对微观选址方案中各机组尾流折减系数进行计算，从而估算由于尾流效应而造成的整场发电量损失，是风电场前期可行性研究中的必要环节。然而，当风电场投产运行后，由于实地环境与风况的复杂性，往往存在着实际尾流损失与设计值的差异，给在役风电场运维期间的能效损失评估带来较大误差。作为风电场实际运维环节中功率(或发电量)精准预测计算和优化调度的重要环节，在役海上风电场基于尾流效应的能效损失实时评估及其工程实现方法，目前在仍处于不断开发与探索阶段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在役海上风电场尾流损失实时计算方法，解决了在役海上风电场在实际生产运维过程中，由于机组实际产生的尾流效应而造成整场能效损失的实时评估问题，相对于勘察设计阶段提高了尾流损失的评估精度；本发明以海上风电场现有测风设备的有效测量数据为基础，以风电机组工程解析尾流模型为核心，结合机组当前的运行状态，对不同来流风况下各机组以及整个风电场的尾流能效损失进行实时计算，是在役海上风电场集中监控与智能化运维的重要组成部分。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种在役海上风电场尾流损失实时计算方法，包括以下步骤：

步骤1，获取风电场区域内各个风电机组的机组信息、以及风电场区域内的自由来流的数据信息；

步骤2，根据风力机工程尾流模型搭建机组下风向尾流影响区内的风速计算模块，根据下风向尾流影响区风速计算模块计算各个风电机组点位处的实际风速；

步骤3，根据步骤2得到的各个机组点位处的实际风速，结合步骤1中得到的各个机组的机组信息，计算当前风速对应的单一尾流影响因素下的各个机组的实际输出功率；