分散式风电空气密度计算方法技术

本发明专利技术公开了分散式风电空气密度计算方法；包括如下步骤：步骤1、测量需要获取风电空气密度ρ所在地的海拔高度z；步骤2、根据海拔高度z通过计算公式计算相应的风电空气密度ρ。在实际应用中，计算公式被设置在风电空气密度检测装置的计算芯片，风电空气密度检测装置通过互联网、手动输入和/或者自带的海拔高度测量器获取海拔高度z。本发明专利技术无需设立测风塔、无需长期测量，直接根据分散式风电场海拔高度，就可以得到场区空气密度，可用于各地区空气密度值的确定，与现有技术相比更加简单实用，能够避免实际测量气温气压数据的高成本和测量不确定性，计算简单，结果可靠。结果可靠。结果可靠。

【技术实现步骤摘要】
分散式风电空气密度计算方法


[0001]本专利技术涉及风电场风资源探测
，特别涉及分散式风电空气密度计算方法。

技术介绍

[0002]在现有技术中，风电场风资源评估，空气密度是利用风电场内测风塔的年平均气温、年平均气压，然后采用公式
[0003][0004]式中，ρ——空气密度，kg
·
m
‑3；P——年平均气压，Pa；R——干空气气体常数，J
·
(kg
·
K)
‑1；T——年平均气温，开氏温标绝对温度K＝℃+273.15。
[0005]其中，年平均气温、气压数据需要通过为期一年的测风塔仪器测量才能得到，耗时长、投资大。
[0006]而且，由于分散式风电规模小、周期短，往往不设立测风塔，在没有风电场内气温、气压数据的情况下如何较准确计算空气密度成为一个问题。
[0007]因此，如何避免实际测量气温气压数据的高成本和测量不确定性成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术提供分散式风电空气密度计算方法，实现的目的是根据分散式风电场海拔高度，得到场区空气密度，能够避免实际测量气温气压数据的高成本和测量不确定性，而且计算更加简单，结果更加可靠。
[0009]为实现上述目的，本专利技术公开了分散式风电空气密度计算方法；包括如下步骤：
[0010]步骤1、测量需要获取风电空气密度ρ所在地的海拔高度z；
[0011]步骤2、根据所述海拔高度z计算相应的所述风电空气密度ρ，计算公式如下：
[0012][0013]其中，ρ——空气密度，kg
·
m
‑3；z——海拔高度，m。
[0014]所述步骤(2)中计算公式被设置在风电空气密度检测装置的计算芯片；
[0015]所述风电空气密度检测装置通过互联网、手动输入和/或者自带的海拔高度测量器获取所述海拔高度z。
[0016]更优选的，所述风电空气密度检测装置自带人机交互界面，通过所述人机交互界面获取操作者输入的指令并向所述操作者输出结果。
[0017]更优选的，所述风电空气密度检测装置被集成在智能手机、平板电脑或者计算机。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]本专利技术无需设立测风塔、无需长期测量，直接根据分散式风电场海拔高度，就可以
得到场区空气密度，可用于各地区空气密度值的确定，与现有技术相比更加简单实用，能够避免实际测量气温气压数据的高成本和测量不确定性，计算简单，结果可靠。
[0020]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0021]图1示出本专利技术一实施例中风电空气密度检测装置的结构示意图。
具体实施方式
[0022]实施例
[0023]分散式风电空气密度计算方法；包括如下步骤：
[0024]步骤1、获取需要测量风电空气密度ρ所在地的海拔高度z；
[0025]步骤2、根据海拔高度z计算相应的风电空气密度ρ，计算公式如下：
[0026][0027]其中，ρ——空气密度，kg
·
m
‑3；z——海拔高度，m。
[0028]本专利技术的原理如下：
[0029]1、温度
[0030]温度在对流层内(0到11000m)随海拔高度递减，变化规律如下所示：
[0031]T＝T0+β
△
h
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0032]式中，T——年平均气温，开氏温标绝对温度K＝℃+273.15；T0——海平面温度，288.15K；β——垂直温度梯度，K
·
m
‑1；
△
h——高度差，m。
[0033]2、气压
[0034]根据流体静力平衡公式(4)
[0035]‑
dP＝ρgdh
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0036]式中，ρ——空气密度，kg
·
m
‑3；P——年平均气压，Pa；g——重力加速度，m
·
s
‑2；h——高度，m。
[0037]结合理想气体空气密度公式(1)
[0038][0039]3、两个公式整合化简可得下述公式，
[0040][0041]在温度随高度线性变化的分段函数上积分，则
[0042][0043]式中，P0——海平面气压，Pa。
[0044]4、空气密度
[0045]再将所得的气温、气压表达式代入理想气体空气密度公式(1)
[0046][0047]可得
[0048][0049]带入国际标准大气压参数，T0——海平面温度，288.15K；P0——海平面气压，101325Pa；R——干空气气体常数，287J
·
(kg
·
K)
‑
1；g——重力加速度，9.80665m
·
s
‑
2；
[0050]带入β——垂直温度梯度，
‑
0.004K
·
m
‑1(该值通过统计多个区域实际测风塔气温气压数据计算)
[0051][0052]其中，ρ——空气密度，kg
·
m
‑3；z——海拔高度，m。
[0053]本专利技术通过空气密度理论推理过程，引入近地垂直温度梯度，在公式推导合理性和计算准确性较原有公式更精确，对于分散式风电场空气密度计算更精确，因此分散式风电场发电量评估更精确，投资收益判断更合理。
[0054]如图1所示，在某些实施例中，步骤2中计算公式被设置在风电空气密度检测装置1的计算芯片2；
[0055]风电空气密度检测装置1通过互联网、手动输入和/或者自带的海拔高度测量器3获取海拔高度z。
[0056]在某些实施例中，风电空气密度检测装置1自带人机交互界面4，通过人机交互界面4获取操作者输入的指令并向操作者输出结果。
[0057]在某些实施例中，风电空气密度检测装置1被集成在智能手机、平板电脑或者计算机。
[0058]在实际应用中对多个地区进行的探测结果如下，误差很小：
[0059][0060][0061]以上详细描述了本专利技术的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本专利技术的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本
中技术人员依本专利技术的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.分散式风电空气密度计算方法；其特征在于，包括如下步骤：步骤1、测量需要获取风电空气密度ρ所在地的海拔高度z；步骤2、根据所述海拔高度z计算相应的所述风电空气密度ρ，计算公式如下：其中，ρ——空气密度，kg
·
m
‑3；z——海拔高度，m。2.根据权利要求1所述的分散式风电空气密度计算方法，其特征在于，所述步骤2中计算公式被设置在风电空气密度检测装置(1)的计算芯片(2)；所述风电空...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐以强，
申请(专利权)人：上海电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：