[发明专利]风轮前风能估算方法

说明书

本发明涉及一种风轮前风能估算方法，包括：建立风轮坐标系；依据精度需求和控制系统算力，设置网格参数n；在z轴风轮范围内平均划分2n‑1个区间，其中最下面的区间编号为‑n，最上面的区间编号为n，z轴原点位于编号为0的区间；计算z轴上2n‑1个区间上，编号为i的区间的区间中点处的风速值V_i；对y轴平均划分2n‑1个区间；在风轮范围内用水平风切公式推算z轴方向编号为i，y轴方向编号为j的区间的区间中心位置处风速V_j|i；对符合上式的全部i，j计算累加的风轮范围内风能值；根据下式计算风轮范围内等效风能。本发明对风电场尾流控制，风机协同控制提供了重要参考，且极大的改进了现有基于模型控制系统中无法实时测量控制结果的局面。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风轮前风能估算方法。

背景技术

现有基于模型控制系统中无法实时测量控制结果，对风电场尾流控制，风机协同控制缺少重要的参考依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种风轮前风能估算方法，通过风轮前风能实时估算对风电场尾流控制，风机协同控制提供重要参考，改进现有基于模型控制系统中无法实时测量控制结果的局面。

本发明提供了一种风轮前风能估算方法，包括如下步骤：

步骤1，选取风轮中心作为坐标原点，沿主轴指向风轮方向为x轴正向，依据右手规则通过建立坐标系的y轴和z轴，建立风轮坐标系；

步骤2，依据精度需求和控制系统算力，设置网格参数n；

步骤3，在z轴风轮范围内平均划分2n-1个区间，其中最下面的区间编号为-n，最上面的区间编号为n，z轴原点位于编号为0的区间；

步骤4，用下式计算z轴上2n-1个区间上，编号为i的区间的区间中点处的风速值V_i；

式中，V₀为轮毂中心风速；H为风机轮毂中心高度；C_z为垂直风切；R为风轮半径，i为z轴区间编号；

步骤5，依步骤3的方法对y轴平均划分2n-1个区间；

步骤6，在风轮范围内用水平风切公式推算z轴方向编号为i，y轴方向编号为j的区间的区间中心位置处风速V_j|i，即

若则有

式中，R为风轮半径；C_y为水平风切；i为z轴区间编号；j为y轴区间编号；

步骤7，令P＝0，在风轮范围内遍历符合条件的全部i，j，对符合上式的全部i，j计算累加的风轮范围内风能值式中，ρ为轮毂中心空气密度；

步骤8，根据下式计算风轮范围内等效风能PE；

PE＝P*cosγ；

式中，γ为偏航误差。

借由上述方案，通过风轮前风能估算方法，对风电场尾流控制，风机协同控制提供了重要参考，且极大的改进了现有基于模型控制系统中无法实时测量控制结果的局面。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明一实施例中风轮范围区间划分示意图；

图2是本发明一实施例中垂直风切示意图；

图3是本发明一实施例中水平风切示意图；

图4是本发明一实施例中实际运行中尾流影响情况下的示意图；