风力发电机的尾流测量方法及装置制造方法及图纸

提供一种风力发电机的尾流测量方法及装置。该风力发电机的尾流测量方法包括：确定风力发电机运行时的风向区间和风速区间；基于风向区间确定尾流测量路线，其中，尾流测量路线包括至少一个测量点；获取参考测量点的风数据，并且获取所述至少一个测量点的风数据；基于风向区间、风速区间、所述至少一个测量点的位置、参考测量点的风数据和所述至少一个测量点的风数据计算风力发电机的尾流半径。通过使用本公开中的风力发电机的尾流测量方法及装置，可提高尾流测量的准确性。可提高尾流测量的准确性。可提高尾流测量的准确性。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机的尾流测量方法及装置


[0001]本公开涉及风力发电
更具体地，本公开涉及一种风力发电机的尾流测量方法及装置。

技术介绍

[0002]风力发电机的尾流效应会引起下游风速降低、湍流强度增加、风切变加剧等现象。风速减小使得下游风力发电机的输出功率降低，强湍流和附加的风剪切会影响下游风力发电机的疲劳载荷、结构性能和使用寿命。研究发现，完全处于尾流区内运行的风力发电机功率损失高达40％；风电场的实测数据显示，在不同地形、地貌、风力发电机排布方式和来流特性下，尾流造成的功率损失约为2％
‑
30％。对于受场地限制的风电场而言，场内风力发电机不可避免地处于周围风力发电机的尾流之中运行，尾流效应成为风力发电机排布和优化时应考虑的重要因素。在风力发电机布置优化过程中需要不断评估排列方式和安装间距变化后的影响，此时必须借助工程尾流模型，用于风电场发电量评估和微观选址等风工程问题。
[0003]尾流模拟的精度直接决定风电场发电量的评估精度，目前的尾流模型都不能很好的排布风力发电机和准确评估发电量。这是因为风电场尾流场模型精度不足，主要表现为尾流膨胀系数(尾流直径)不够准确，此参数在模型中如果存在偏差，将会使风力发电机排布达不到优化设计的目的；现有模型大多适用于地形相对平坦、坡度相对平缓的风场，当应用于复杂地形风电场时会产生很大的数值误差。因此研究准确高效的尾流模型或者尾流测量方法对于提高风电场优化设计的准确性至关重要。

技术实现思路

[0004]根据本公开的示例性实施例，提供一种风力发电机的尾流测量方法，包括：确定风力发电机运行时的风向区间和风速区间；基于风向区间确定尾流测量路线，其中，尾流测量路线包括至少一个测量点；获取参考测量点的风数据，并且获取所述至少一个测量点的风数据；基于风向区间、风速区间、所述至少一个测量点的位置、参考测量点的风数据和所述至少一个测量点的风数据计算风力发电机的尾流半径。
[0005]可选地，基于风向区间、风速区间、所述至少一个测量点的位置、参考测量点的风数据和所述至少一个测量点的风数据计算风力发电机的尾流半径的步骤可包括：基于风向区间、风速区间对参考测量点的风数据和所述至少一个测量点的风数据进行预处理；基于风速区间、所述至少一个测量点的位置、预处理后的参考测量点的风数据和预处理后的所述至少一个测量点的风数据计算风力发电机的尾流半径。
[0006]可选地，基于风速区间对参考测量点的风数据和所述至少一个测量点的风数据进行预处理的步骤可包括：从参考测量点的风数据中提取处于风向区间和风速区间的风数据作为预处理后的参考测量点的风数据；基于所提取出的风数据的测量时间确定有效测量时间；从所述至少一个测量点的风数据中提取在有效测量时间测量到的风数据作为预处理后
的所述至少一个测量点的风数据。
[0007]可选地，基于风速区间、所述至少一个测量点的位置、预处理后的参考测量点的风数据和预处理后的所述至少一个测量点的风数据计算风力发电机的尾流半径的步骤可包括：将预处理后的参考测量点的风数据和预处理后的所述至少一个测量点的风数据进行比较；基于比较结果确定所述至少一个测量点与风力发电机的尾流区域的相对位置关系，其中，所述相对位置关系包括所述至少一个测量点是否处于风力发电机的尾流区域的边界上；基于所述相对位置关系、所述至少一个测量点的位置以及预处理后的参考测量点的风数据计算风力发电机的尾流半径。
[0008]可选地，基于比较结果确定所述至少一个测量点与风力发电机的尾流区域的相对位置关系的步骤可包括：当基于预处理后的参考测量点的风数据和预处理后的所述至少一个测量点的风数据确定参考测量点的风速和所述至少一个测量点的风速的差值处于预设范围内并且参考测量点的风向与尾流测量路线之间存在夹角时，确定所述至少一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上。
[0009]可选地，基于所述相对位置关系、所述至少一个测量点的位置以及预处理后的参考测量点的风数据计算风力发电机的尾流半径的步骤可包括：基于所述相对位置关系确定所述至少一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上的时间；基于在所述至少一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上的时间测量到的风数据确定所述至少一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上时参考测量点的风向；基于所述至少一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上，计算参考测量点的风向与尾流测量路线之间的夹角；基于所述夹角与所述至少一个测量点的位置计算风力发电机在所述至少一个测量点的位置处的尾流半径。
[0010]可选地，基于所述相对位置关系确定所述至少一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上的时间的步骤可包括：如果所述至少一个测量点是一个测量点，则基于所述相对位置关系确定所述一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上的时间；如果所述至少一个测量点是多个测量点，则基于所述相对位置关系确定所述多个测量点中的任何一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上的时间。
[0011]可选地，基于所述夹角与所述至少一个测量点的位置计算风力发电机在所述至少一个测量点的位置处的尾流半径的步骤可包括：计算所述夹角的正弦值；基于所述至少一个测量点的位置确定风力发电机的叶轮中心与处于风力发电机的尾流区域的边界上的测量点之间的距离；计算所述距离与所述夹角的正弦值的乘积，将所述乘积的值作为风力发电机在所述至少一个测量点的位置处的尾流半径。
[0012]可选地，基于风向区间确定尾流测量路线的步骤可包括：通过将风力发电机运行时的风向区间的风向中间值、风向上限或者风向下限作为尾流测量路线的方向来确定尾流测量路线。
[0013]可选地，参考测量点可位于风力发电机的前方，参考测量点的气流不受风力发电机的尾流的干扰。
[0014]可选地，所述至少一个测量点可位于尾流测量路线上到风力发电机的叶轮中心具有叶轮直径的整数倍的距离的位置。
[0015]可选地，风数据可包括风向数据和风速数据。
[0016]根据本公开的示例性实施例，提供一种风力发电机的尾流测量装置，包括：参数区间确定单元，被配置为确定风力发电机运行时的风向区间和风速区间；测量路线确定单元，被配置为基于风向区间确定尾流测量路线，其中，尾流测量路线包括至少一个测量点；风数据获取单元，被配置为获取参考测量点的风数据，并且获取所述至少一个测量点的风数据；以及尾流参数计算单元，被配置为基于风向区间、风速区间、所述至少一个测量点的位置、参考测量点的风数据和所述至少一个测量点的风数据计算风力发电机的尾流半径。
[0017]可选地，尾流参数计算单元可包括：预处理单元，被配置为基于风向区间、风速区间对参考测量点的风数据和所述至少一个测量点的风数据进行预处理；以及尾流半径计算单元，被配置为基于风速区间、所述至少一个测量点的位置、预处理后的参考测量点的风数据和预处理后的所述至少一个测量点的风数据计算风力发电机的尾流半径。
[0018]可选地，预处理单元可被配置为：从参考测量点的风数据中提取处于风向区间和风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机的尾流测量方法，其特征在于，所述尾流测量方法包括：确定风力发电机运行时的风向区间和风速区间；基于风向区间确定尾流测量路线，其中，尾流测量路线包括至少一个测量点；获取参考测量点的风数据，并且获取所述至少一个测量点的风数据；基于风向区间、风速区间、所述至少一个测量点的位置、参考测量点的风数据和所述至少一个测量点的风数据计算风力发电机的尾流半径。2.根据权利要求1所述的尾流测量方法，其特征在于，基于风向区间、风速区间、所述至少一个测量点的位置、参考测量点的风数据和所述至少一个测量点的风数据计算风力发电机的尾流半径的步骤包括：基于风向区间、风速区间对参考测量点的风数据和所述至少一个测量点的风数据进行预处理；基于风速区间、所述至少一个测量点的位置、预处理后的参考测量点的风数据和预处理后的所述至少一个测量点的风数据计算风力发电机的尾流半径。3.根据权利要求2所述的尾流测量方法，其特征在于，基于风速区间对参考测量点的风数据和所述至少一个测量点的风数据进行预处理的步骤包括：从参考测量点的风数据中提取处于风向区间和风速区间的风数据作为预处理后的参考测量点的风数据；基于所提取出的风数据的测量时间确定有效测量时间；从所述至少一个测量点的风数据中提取在有效测量时间测量到的风数据作为预处理后的所述至少一个测量点的风数据。4.根据权利要求2所述的尾流测量方法，其特征在于，基于风速区间、所述至少一个测量点的位置、预处理后的参考测量点的风数据和预处理后的所述至少一个测量点的风数据计算风力发电机的尾流半径的步骤包括：将预处理后的参考测量点的风数据和预处理后的所述至少一个测量点的风数据进行比较；基于比较结果确定所述至少一个测量点与风力发电机的尾流区域的相对位置关系，其中，所述相对位置关系包括所述至少一个测量点是否处于风力发电机的尾流区域的边界上；基于所述相对位置关系、所述至少一个测量点的位置以及预处理后的参考测量点的风数据计算风力发电机的尾流半径。5.根据权利要求4所述的尾流测量方法，其特征在于，基于比较结果确定所述至少一个测量点与风力发电机的尾流区域的相对位置关系的步骤包括：当基于预处理后的参考测量点的风数据和预处理后的所述至少一个测量点的风数据确定参考测量点的风速和所述至少一个测量点的风速的差值处于预设范围内并且参考测量点的风向与尾流测量路线之间存在夹角时，确定所述至少一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上。6.根据权利要求4所述的尾流测量方法，其特征在于，基于所述相对位置关系、所述至少一个测量点的位置以及预处理后的参考测量点的风数据计算风力发电机的尾流半径的步骤包括：
基于所述相对位置关系确定所述至少一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上的时间；基于在所述至少一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上的时间测量到的风数据确定所述至少一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上时参考测量点的风向；基于所述至少一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上，计算参考测量点的风向与尾流测量路线之间的夹角；基于所述夹角与所述至少一个测量点的位置计算风力发电机在所述至少一个测量点的位置处的尾流半径。7.根据权利要求6所述的尾流测量方法，其特征在于，基于所述相对位置关系确定所述至少一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上的时间的步骤包括：如果所述至少一个测量点是一个测量点，则基于所述相对位置关系确定所述一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上的时间；如果所述至少一个测量点是多个测量点，则基于所述相对位置关系确定所述多个测量点中的任何一个测量点处于风力发电机的尾流区域的边界上的时间。8.根据权利要求6所述的尾流测量方法，其特征在于，基于所述夹角与所述至少一个测量点的位置计算风力发电机在所述至少一个测量点的位置处的尾流半径的步骤包括：计算所述夹角的正弦值；基于所述至少一个测量点的位置确定风力发电机的叶轮中心与处于风力发电机的尾流区域的边界上的测量点之间的距离；计算所述距离与所述夹角的正弦值的乘积，将所述乘积的值作为风力发电机在所述至少一个测量点的位置处的尾流半径。9.根据权利要求1所述的尾流测量方法，其特征在于，基于风向区间确定尾流测量路线的步骤包括：通过将风力发电机运行时的风向区间的风向中间值、风向上限或者风向下限作为尾流测量路线的方向来确定尾流测量路线。10.根据权利要求1所述的尾流测量方法，其特征在于，参考测量点位于风力发电机的前方，参考测量点的气流不受风力发电机的尾流的干扰。11.根据权利要求1所述的尾流测量方法，其特征在于，所述至少一个测量点位于尾流测量路线上到风力发电机的叶轮中心具有叶轮直径的整数倍的距离的位置。12.根据权利要求1所述的尾流测量方法，其特征在于，风数据包括风向...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新旺，
申请(专利权)人：乌鲁木齐金风天翼风电有限公司，
类型：发明
国别省市：