风资源评估方法技术

本发明专利技术涉及风资源评估方法

【技术实现步骤摘要】
风资源评估方法、系统及计算机存储介质和终端设备


[0001]本专利技术涉及风能
，特别是涉及一种风资源评估方法
。

技术介绍

[0002]风能是一种绿色可再生能源，当前已成为主流发电方式之一
。
在风电场建立之初，风资源评估是风电场规划和建设很重要的一个环节
。
但是，目前风资源评估软件
WT
和
WindSim
等采用有限体积离散方法，需要构建高质量的体网格，复杂地形网格生成较为复杂，同时这种方法计算量大，计算时长较长，有诸多缺陷
。
[0003]现有针对风电场流场的研究大多基于传统
CFD
方法，对于边界入流条件的设定一般选用均匀入流，精细度不够，传统
CFD
计算方法对复杂地形和风力机动态旋转边界处理困难
。
此外，地形模型与实际地形的误差也是影响数值计算精度的重要因素
。
而数值模拟方法中新兴的格子玻尔兹曼方法
(Lattice Boltzmann Method
，
LBM)
，经过最近几十年的发展，已经成为一门理论基础扎实和应用较为丰富的流体计算方法，是
CFD
领域的一个强有力分支，近年来受到国内外许多学者的重视并取得了开拓性进展，相较于一些传统数值模拟方法具有诸多优势，如编程简单
、
易于处理复杂边界特别是运动边界的问题等
。
所以，计算软件
powerFlow
，
Paralos
和
OpenLB
将
LBM
应用于通用的空气动力学仿真和传热仿真等领域
。
然而，针对风能资源评估具体问题采用
LBM
仿真的研究并不多
。
[0004]因此，如何基于
LBM
对风资源进行评估，是当前亟待解决的技术问题
。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种风资源评估方法，包括：获取场址一时间段的风资源数据；根据风资源数据，确定待模拟风场的加密区域；根据加密区域，将待模拟风场划分为若干片区，且加密区域的网格格距比非加密区域的网格格距小，
LBM
采用分片结构网格构建待模拟风场模型；根据风资源数据和待模拟风场模型，仿真模拟获取不同来流风向下模拟区域内的各网格点与观测点的模拟风场信息；根据风资源数据和不同来流风向下模拟区域内各网格点与观测点的风场模拟信息，确定当前风资源数据下，各网格点与观测点的实际风场信息，评估场址一时间段的风能
。
[0006]进一步地，获取场址一时间段的风资源数据的步骤，包括：根据场址当地的风速资料而直接获取；或
/
和，根据场址当地的中尺度气象再分析数据而间接获取
。
[0007]进一步地，根据风资源数据，确定待模拟风场的加密区域的步骤，包括：确定待模拟风场的潜在机位；将潜在机位排布区域及其周边区域和上游区域，确定为加密区域
。
[0008]进一步地，加密区域的网格格距为8‑
12
米，非加密区域的网格格距为
80
‑
120
米
。
[0009]进一步地，根据风资源数据和待模拟风场模型，仿真模拟获取不同来流风向下模拟区域内的各网格点与观测点的模拟风场信息的步骤，包括：根据风资源数据，分析场址各个扇区的风向频率，确定待仿真模拟的来流风向；在不同来流风向下，采用速度离散方式和格子玻尔兹曼方法求解
LBM
方程，仿真模拟获取不同来流风向下模拟区域内的各网格点与观测点的模拟风场信息
。
[0010]进一步地，不同来流风向下各网格点与观测点的模拟风场信息，包括，不同来流风向下各网格点与观测点的模拟风向和模拟风速；根据风资源数据和不同来流风向下模拟区域内各网格点与观测点的风场模拟信息，确定当前风资源数据下，各网格点与观测点的实际风场信息，评估场址一时间段的风能的步骤，包括：根据不同来流风向下各网格点和观测点的模拟风向和模拟风速，计算不同来流风向下各网格点和观测点的风向偏转角和风速比例因子；根据一时间段的风资源数据，获取各时刻观测点的实际风速和实际风向；根据各时刻观测点的实际风向和不同来流风向下观测点的模拟风向，确定各时刻观测点的来流风向；根据各时刻观测点的来流风向
、
实际风速
、
实际风向和该来流风向下各网格点和观测点的风向偏转角和风速比例因子，计算各时刻各网格点的实际风向和实际风速，以评估场址一时间段的风能
。
[0011]进一步地，评估场址一时间段的风能，包括：根据各时刻各网格点的实际风速和实际风向，计算一时间段的平均风能密度；风能评估等级高低与平均风能密度大小正相关
。
[0012]另一方面，本专利技术还提供一种风资源评估系统，用于上述任意的风资源评估方法，包括：获取模块，用于获取场址一时间段的风资源数据；确定模块，与获取模块连接，用于根据风资源数据，确定待模拟风场的加密区域；建模模块，与获取模块和确定模块连接，用于根据加密区域，将待模拟风场划分为若干片区，且加密区域的网格格距比非加密区域的网格格距小，
LBM
采用分片结构网格构建待模拟风场模型；仿真模块，与获取模块和建模模块连接，用于根据风资源数据和待模拟风场模型，仿真模拟获取不同来流风向下模拟区域内的各网格点与观测点的模拟风场信息；评估模块，与获取模块和仿真模块连接，用于根据风资源数据和不同来流风向下模拟区域内各网格点与观测点的风场模拟信息，确定当前风资源数据下，各网格点与观测点的实际风场信息，评估场址一时间段的风能
。
[0013]另一方面，本专利技术还提供一种计算机存储介质，存储有可执行程序代码；所述可执行程序代码，用于执行上述任意的风资源评估方法
。
[0014]另一方面，本专利技术还提供一种终端设备，包括存储器和处理器；所述存储器存储有可被处理器执行的程序代码；所述程序代码用于上述任意的风资源评估方法
。
[0015]本专利技术提供的风资源评估方法
、
系统及计算机存储介质和终端设备，一方面首先
根据风资源数据确定待模拟风场的加密区域，采用分片结构网格加密来构建待模拟风场，能够对待模拟风场的关键核心区域进行智能加密，更好捕捉该模拟风场的物理特征，提高后续风能评估的精确度和准确性；另一方面，其首先根据风资源数据和待模拟风场模型，仿真模拟各来流风向下各网格点与观测点的模拟风场信息，再根据当前实际情况结合模拟情况，确定实际风场信息，评估场址一时间段的风能，其模拟和评估过程简单有效
。
进一步的，其创新性地采用分片结构网格加密的
LBM
构建待模拟风场，相较于传统有限体积
CFD
算法往往要求网格不能出现悬点的情况，该...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种风资源评估方法，其特征在于，包括：获取场址一时间段的风资源数据；根据风资源数据，确定待模拟风场的加密区域；根据加密区域，将待模拟风场划分为若干片区，且加密区域的网格格距比非加密区域的网格格距小，
LBM
采用分片结构网格构建待模拟风场模型；根据风资源数据和待模拟风场模型，仿真模拟获取不同来流风向下模拟区域内的各网格点与观测点的模拟风场信息；根据风资源数据和不同来流风向下模拟区域内各网格点与观测点的风场模拟信息，确定当前风资源数据下，各网格点与观测点的实际风场信息，评估场址一时间段的风能
。2.
根据权利要求1所述的风资源评估方法，其特征在于，获取场址一时间段的风资源数据的步骤，包括：根据场址当地的风速资料而直接获取；或
/
和，根据场址当地的中尺度气象再分析数据而间接获取
。3.
根据权利要求1所述的风资源评估方法，其特征在于，根据风资源数据，确定待模拟风场的加密区域的步骤，包括：确定待模拟风场的潜在机位；将潜在机位排布区域及其周边区域或
/
和上游区域，确定为待模拟风场的加密区域
。4.
根据权利要求3所述的风资源评估方法，其特征在于，加密区域的网格格距为8‑
12
米，非加密区域的网格格距为
80
‑
120
米
。5.
根据权利要求1所述的风资源评估方法，其特征在于，根据风资源数据和待模拟风场模型，仿真模拟获取不同来流风向下模拟区域内的各网格点与观测点的模拟风场信息的步骤，包括：根据风资源数据，分析场址各个扇区的风向频率，确定待仿真模拟的来流风向；在不同来流风向下，采用速度离散方式和格子玻尔兹曼方法求解
LBM
方程，仿真模拟获取不同来流风向下模拟区域内的各网格点与观测点的模拟风场信息
。6.
根据权利要求1所述的风资源评估方法，其特征在于，不同来流风向下各网格点与观测点的模拟风场信息，包括，不同来流风向下各网格点与观测点的模拟风向和模拟风速；根据风资源数据和不同来流风向下模拟区域内各网格点与观测点的风场模拟信息，确定当...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，杨超，罗昊，张孝腾，贾梦珠，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：