[发明专利]一种微风区MW级风力发电机风轮大小初选的确定方法

摘要

本发明涉及一种微风区MW级风力发电机风轮大小初选的确定方法，本发明根据风机平均竞标价格计算风场风机总投资成本和风机总数；根据气象数据估算风资源年有效小时数和年有效风能，利用当前风能平均转化效率计算年有效发电量产生的效益；根据设定时间内回收投资成本的要求计算适合当地风速的最小风轮，该风轮的大小即为所确定的初选风轮大小。本发明采用常规气象数据估算微风速地区有效风速的风资源年有效小时数以及年有效风能，用当前风能平均转化效率计算获得年有效发电量产生的效益，该方法为设计部门对风场风速的分布估计和风机概念设计之初的风轮选型的计算提供辅助参考，也为业主从收益最大化的角度招标选型提供算法依据。

主权项

1.一种微风区MW级风力发电机风能吸收功率计算方法，其特征在于，通过对风场风速自然规律拟合计算和对风机吸收风能的算法创新，得到一种风场风能年分布规律与对应风机风能上网发电功率的计算方法，实现了研发初期经济风轮大小的可计算机编程的可计算性，步骤如下：A)根据当地气象数据和平均海拔，按风速切变指数规律计算当地设定平均海拔处的风机轮毂处的年平均风速；B)利用以下计算公式，实现了计算机关于风机风能吸收系数Cp对风速的直接拟合计算：Pr(i)＝pi/2*i/(Vave^2)*exp(‑pi/4*(i/Vave)^2)；Cp1(i)＝1‑exp(‑pi*((i‑1)/2/(Vave))^2)；Cp2(i)＝1‑exp(‑pi*(i/2/(Vave))^2)；Cp3(i)＝Cp2(i)‑Cp1(i)；Cp＝0.43*Cp3(i)/max(Cp3(i))；其中，Pr(i)为某地区各风速的瑞利概率密度，i为当前风速，Vave为设定风场平均海拔处的风机轮毂处的年平均风速，pi为无理数π，Cp1(i)为小于等于与当前风速差值为一个单位的风速的各风速值出现概率的和，Cp2(i)为小于等于当前风速的各风速值出现概率的和，Cp3(i)为当前风速出现的概率，Cp为风机风能吸收系数；C)按温度和高度对空气密度的影响计算设定平均海拔处平均空气密度；D)通过风机轮毂处的年平均风速按风速瑞利分布规律估算设定风速区间的风资源年概率密度和年有效小时数；E)根据风速区间的风资源年概率密度及年有效小时数计算风机年可利用小时数；风机年可利用小时数的计算公式为：t＝8760*(exp(‑pi*(3/2/Vave)^2)‑exp(‑pi*(25/2/Vave)^2))；F)根据步骤B)中的计算公式、平均空气密度、年平均风速和总效率η计算风机风能吸收功率；风机风能吸收功率的计算公式为：其中，P为风机风能吸收功率，ρ为平均空气密度，D为风轮直径。