本发明涉及风电场后评估及技改,特别是一种基于来流风速修正的在役风机电量评估修正方法及系统。
背景技术:
1、风电场开发进程中,机组发电量作为最重要的资源及经济评估参数,决定了机位点甚至整个场区的开发可行性。发电量的高低与项目投资回收期、发电成本、利润率息息相关,因此电量评估的准确性尤为重要。
2、然而,机组运行中常发现与前期评估发电量存在较大差异,排除限电、运行维护等人为操作,主要原因在于地形复杂引起的风流场模拟误差。现行风资源相关规范主要包括《nb/t31147-2018风电场工程风能资源测量与评估技术规范》、《gb/t18710-2002风电场风能资源评估方法》等,这些规范并不能覆盖在役风电场风资源评估,目前在役及技改项目风电场的风资源评估仍然以新建风电场评估的标准和流程在实施,未充分利用已有机组的测风数据和运行数据,导致评估结果不准确。
3、参考现行风电场资源评估规范,机组发电量评估仅以测风塔数据作为输入条件,但针对复杂山地环境,一方面,机位与测风塔处存在地形差异,测风塔空间推算存在不确定性;另一方面,机位处存在的特殊地形,导致常规计算流体动力学(cfd)算法(瞬态不可压雷诺平均方程rans)无法真实模拟流场分布,而采用直接数值模拟(dns)或大涡模拟(les)虽能部分程度捕捉流场变化特征,但求解耗费大量的时间和计算资源,计算开销随雷诺数成几何倍数增长,工程上难以应用。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种基于来流风速修正的在役风机电量评估修正方法及系统,解决在役风电场中因地形影响导致的发电量评估偏差问题,通过修正cfd拟合来流风速来弥补模型流场的失真情况,可用来指导场区内资源精细化评估,并可作为“以大代小”机组改造电量评估的输入。
2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
3、一种基于来流风速修正的在役风机电量评估修正方法,包括以下步骤:
4、步骤1)获取测风塔处风参数据并作为边界条件,通过软件处理得到机位点处模拟风参数据;所述模拟风参数据包括时间序列及各时刻的模拟风速;
5、步骤2)获取所述机位点处风机的出力特性曲线,统计所述时间序列内设定时段中各时刻的所述机位点处风机的实际出力功率并通过所述出力特性曲线获取同时段内各时刻的理论风速;
6、步骤3)基于所述理论风速及其对应时刻的模拟风速,获取所述机位点处模拟风参数据的整体修正系数,并对步骤1)所述机位点处各时刻的模拟风参数据进行修正获得该机位点处修正后模拟风参数据;
7、步骤4)通过所述步骤1)~3)获取风电场内所有机位点处的修正后模拟风参数据,并输入所述软件进行处理获得所述风电场的理论年发电量,并将所述理论年发电量与实际运行年发电量进行对比,得到软件计算综合修正系数;
8、步骤5)将所述软件计算综合修正系数作为折减系数用于所述软件的风电场电量评估。
9、优选地,所述步骤1)中,测风塔处风参数据包括测风塔处实际平均风速和风向。
10、优选地,所述步骤1)中,软件为风电场评估软件,所述风电场评估软件采用cfd算法计算风电场风资源分布情况和风电场发电量。
11、优选地,所述步骤1)中,软件包括meteodyn wt软件、windsim软件、windfarmer软件、wasp软件、windpro软件中的任意一种。
12、优选地,所述步骤1)中,时间序列的数据间隔为1h。
13、优选地,所述步骤2)中,风机为变桨型,所述设定时段内,宜统计风机的实际平均风速为4~9m/s时的实际出力功率点。
14、优选地,所述步骤3)中,整体修正系数由下式计算得到:
15、
16、式中,kt1、kt2、kt3、……、ktn为各时刻的风速修正系数;n为时刻总数;
17、所述修正后模拟风参数据是对模拟风参数据中的模拟风速进行修正后获得的,修正后模拟风速的计算方法如下:
18、
19、优选地,所述风速修正系数ktn由下式计算得到:
20、
21、式中,vtn为各时刻的理论风速;vn为各时刻的模拟风速。
22、优选地,所述步骤3)还包括:基于所述修正后模拟风参数据,根据长期观测站或中尺度源进行代表年分析后获得所述机位点处代表年风速数据。
23、优选地,所述步骤4)中,风电场软件计算综合修正系数cf由如下式子计算获得:
24、cf=风电场实际运行年发电量/理论年发电量。
25、一种基于来流风速修正的在役风机电量评估修正系统,包括:
26、数据获取模块,用于获取测风塔处风参数据、风电场各机位点处模拟风参数据、各机位点处风机的实际出力功率和出力特性曲线;
27、数据处理模块,对所述数据获取模块获得的数据进行处理,以获得模拟风参数据的整体修正系数和发电量计算的软件计算综合修正系数;
28、数据输出模块,通过所述软件计算综合修正系数对发电量计算进行修正后,输出修正后的风电场评估电量。
29、相比于现有技术,本发明的有益效果为:
30、本发明提供的一种基于来流风速修正的在役风机电量评估修正方法,弥补了风电场复杂地形下测风塔代表性不足、cfd模拟存在误差的缺点且通过结合风机scada数据,实现了场区内资源精细化评估,可用于指导风电场后评估及“以大代小”技改等项目,提高了风电场电量评估的准确度,具有计算方法简单的优点。
31、本发明方法通过将历史模拟风速和理论风速进行处理,获取风速修正系数,并对模拟风速进行修正,以获取更为准确的模拟风速,解决了测风塔数据代表性不足的问题,避免了模拟风速准确性低的问题;本发明通过软件计算综合修正系数,降低了cfd模拟误差,可获得可靠性高的发电量评估数据。
1.一种基于来流风速修正的在役风机电量评估修正方法,其特征在于:包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述基于来流风速修正的在役风机电量评估修正方法,其特征在于:所述步骤1)中,测风塔处风参数据包括测风塔处实际平均风速和风向。
3.根据权利要求1所述基于来流风速修正的在役风机电量评估修正方法,其特征在于:所述步骤1)中,软件为风电场评估软件,所述风电场评估软件采用cfd算法计算风电场风资源分布情况和风电场发电量。
4.根据权利要求3所述基于来流风速修正的在役风机电量评估修正方法,其特征在于:所述步骤1)中,软件包括meteodyn wt软件、windsim软件、windfarmer软件、wasp软件、windpro软件中的任意一种。
5.根据权利要求1所述基于来流风速修正的在役风机电量评估修正方法,其特征在于:所述步骤2)中,风机为变桨型,所述设定时段内,风机实际出力功率统计的有效数据点应对应平均风速为4~9m/s。
6.根据权利要求1所述基于来流风速修正的在役风机电量评估修正方法,其特征在于:所述步骤3)中,整体修正系数由下式计算得到:
7.根据权利要求6所述基于来流风速修正的在役风机电量评估修正方法,其特征在于:所述风速修正系数ktn由下式计算得到:
8.根据权利要求1所述基于来流风速修正的在役风机电量评估修正方法,其特征在于:所述步骤3)还包括:基于所述修正后模拟风参数据,根据长期观测站或中尺度源进行代表年分析后获得所述机位点处代表年风速数据。
9.根据权利要求1~8任意一项所述基于来流风速修正的在役风机电量评估修正方法,其特征在于:所述步骤4)中,风电场软件计算综合修正系数cf由如下式子计算获得:
10.一种基于来流风速修正的在役风机电量评估修正系统,其特征在于:包括:
