[发明专利]一种参数可自适应调整的风电场尾流速度场计算方法及系统

说明书

本发明属于风电技术领域，具体涉及一种参数可自适应调整的风电场尾流速度场计算方法及系统。该方法主要包括：首先从风电机组的SCADA系统中获取完整年的风速、风向数据，并根据风速风向数据计算得到确定风速、风向下各机组位置处的风速平均值；然后构建参数可自适应调整的单机尾流速度场计算模型和叠加区域尾流速度场计算模型作为风电场尾流速度场计模型；然后再以风电场尾流速度场计算模型结果与真实尾流分布的差值最小为目标，以单机尾流速度场计算模型参数和叠加区域尾流速度场计算模型参数为优化变量，构建基于长短期记忆网络的尾流速度场模型参数自适应计算模型得到参数最优的风电尾流速度场计算模型。该方法可以明显地提高风电场尾流速度场的计算精度，为风电场功率预测与优化运行提供技术支撑。

技术领域

本发明属于风电技术领域，具体涉及一种参数可自适应调整的风电场尾流速度场计算方法及系统。

背景技术

随着风电大规模的开发利用，为了节约土地资源，减少投资成本，通常将数十台甚至数百台风电机组按照一定的排布方式建设成风电场。在风电场中，来流风速通过处于上游的风电机组后，风速降低、湍流度增加，形成尾流效应。速度衰减使得下游风电机组输出功率降低，湍流度增加影响风电机组的气动性能，使机组疲劳载荷增加。研究表明，完全工作在尾流环境中的风电机组发电效率损失高达40％，载荷增加高达10％-45％。

然而目前的风电场尾流速度模型参数是固定的，难以适应不同环境下的尾流速度分布计算，适应性不强且准确性较差。因此，准确计算风电场尾流分布特性，降低风电场尾流损失，提高输出功率，成为风电场优化设计和运行亟待解决的关键问题。

发明内容

针对目前现有风电场尾流分布计算模型存在参数固定不可调整、不能准确计算不同环境情况下的尾流速度的缺陷和问题，本发明提供一种参数可自适应调整的风电场尾流速度场计算系统。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种参数可自适应调整的风电场尾流速度场计算方法，包括以下步骤：

步骤一、从风电机组的SCADA系统中获取完整年的风速、风向数据，并根据风速、风向数据计算得到确定风速、风向下各机组位置处的风速平均值；

步骤二、构建参数可自适应调整的单机尾流速度场计算模型和叠加区域尾流速度场计算模型作为风电场尾流速度场计算模型；

步骤三、以风电场尾流速度场计算模型结果与真实尾流分布的差值最小构建目标函数，以单机尾流速度场计算模型参数和叠加区域尾流速度场计算模型参数为优化变量构建基于长短期记忆网络的尾流速度场自适应参数计算模型；

步骤四、以目标函数最小时的参数值作为参数最优值，将参数最优值代入单机尾流速度场计算模型和叠加区域尾流速度场计算模型得到参数最优的风电场尾流速度场计算模型。

上述的参数可自适应调整的风电场尾流速度场计算方法，步骤一中所述完整年风速、风向数据包括各机组位置处的风速和风向；风速和风向数据采集的时间频率为1分钟。

上述的参数可自适应调整的风电场尾流速度场计算方法，步骤二中所述单机尾流速度场计算模型为：

式中：u(x)为风电机组下游x处的尾流风速；Ψ为风电机组桨距角；Φ为风电机组偏航角；S为风电机组转速；u₀为环境来流风速；θ、θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆和σ为修正系数，修正系数可根据数值模拟数据、SCADA系统数据和测量数据，结合流动场景和机组运行参数变化对单机尾流速度场的影响规律进行确定；

所述叠加区域尾流速度场计算模型为：