本发明专利技术公开了一种基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法及系统，本发明专利技术方法包括根据尾流传播的时间延迟特性构建动态尾流模型，建立最优化模型；对动态尾流模型中的动态单尾流模型以及动态叠加模型进行一阶泰勒展开，得到动态尾流模型的增量形式，形成历史风速预测值的离散状态空间矩阵；根据所述历史风速预测值的离散状态空间矩阵，将所述最优化模型转换成离散形式，并设定尾流扩张系数和叠加修正系数的约束条件转换成标准二次规划问题并求解得到最优模型参数以实现对尾流模型的动态实时修正。本发明专利技术旨在通过根据历史风速实测值动态优化工程尾流模型的参数，从而提高工程尾流模型的计算精度，同时保证尾流计算的速度和时效性。
1、随着海上风电场规模不断增大，机组数量日益增加，场内存在的尾流效应越来越明显，对海上风电场的经济运行带来不可忽视的影响。尾流效应的存在导致上下游风电机组之间存在复杂的气动耦合特性，在进行海上风电场的运行优化控制时是必须考虑的。
2、为了刻画尾流模型的动态特性，多通过数学与物理方法对其进行建模来得到尾流模型。根据采用的方法不同，尾流模型分为两大类：一类是采用计算流体力学方法得到的数值尾流模型，一类是通过数学公式表示的工程尾流模型。数值尾流模型能够精确地表征尾流效应的动态特性，但需要大量的计算时间和计算资源，不适用于工程应用。工程尾流模型能够快速地计算得到尾流分布情况，但计算精度受限。现有的尾流模型都很难兼顾计算速度与计算精度，这给考虑尾流效应的大规模风电场运行优化控制提出挑战。
3、目前，有研究基于统计学方法或采用数据驱动方法对工程尾流模型的参数进行优化，以满足工程尾流模型极快计算速度的基础上提高计算精度。然而，统计学方法往往需要建立复杂的优化模型，本身就需要较长的计算时间来优化参数，并且无法利用实时测量的风速数据来实现动态优化。数据驱动方法没有显式模型，难以在风电场优化控制中应用。
4、因此，在目前的工程尾流模型修正领域，还需要进一步考虑兼顾计算速度与计算精度、利用实时测量的风速数据来动态修正等，从而为基于风电场风速实测数据的工程尾流模型动态修正提供更加适用的方法及系统。
>技术实现思路1、本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法及系统，本专利技术旨在通过根据历史风速实测值动态优化工程尾流模型的参数，从而提高工程尾流模型的计算精度，同时保证尾流计算的速度和时效性。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法，包括：
4、s1、根据尾流传播的时间延迟特性，对传统jensen尾流模型以及能量守恒尾流叠加模型引入尾流延迟时间建立动态单尾流模型和动态叠加模型，对所述动态叠加模型引入叠加修正系数α，得到动态叠加模型与动态单尾流模型共同构成用于风速修正的动态尾流模型；
5、s2、基于的动态尾流模型，通过历史入流风速实测值、历史推力系数和jensen尾流模型上一时刻的尾流扩张系数、叠加修正系数计算历史风速预测值，使用风电场所有机组的前n个历史风速实测值和历史风速预测值对工程尾流模型当前时刻的尾流扩张系数和叠加修正系数进行修正，建立最优化模型；
6、s3、对动态尾流模型中的动态单尾流模型以及动态叠加模型进行一阶泰勒展开，得到动态尾流模型的增量形式，形成历史风速预测值的离散状态空间矩阵；
7、s4、根据所述历史风速预测值的离散状态空间矩阵，将所述最优化模型转换成离散形式，并设定尾流扩张系数和叠加修正系数的约束条件转换成标准二次规划问题，对标准二次规划问题求解得到最优模型参数以实现对jensen尾流模型的动态实时修正。
8、可选地，步骤s1中建立动态单尾流模型和动态叠加模型的函数表达式为：
9、
10、上式中，为风电机组i对风电机组n在t0时刻造成尾流风速的预测值，为上游风电机组i在t0时刻的入流风速的预测值，ct,i(t0)为风电机组i在t0时刻的推力系数，ki(t0)为风电机组i在t0时刻产生尾流的扩张系数，din为上游风电机组i、下游风电机组n沿着风向的地理距离，r为风电机组的叶轮半径，为风电机组i造成的尾流效应对风电机组n影响的叶轮覆盖面积，a0为风电机组叶轮的扫掠面积，为风电机组n在t0+τ1,n时刻的风速，v∞(t0)为最上游风电机组在t0时刻的入流风速，αn(t0)为引入的t0时刻的叠加修正系数，为风电机组i在t0+τ1,n时刻的风速，为风电机组i对风电机组n在t0+τ1,n时刻造成尾流风速的预测值，τ1,n为最上游风电机组1、下游风电机组n之间的尾流延迟时间，且有τ1,n＝din/v∞，v∞为最上游风电机组的入流风速，γ为对风电机组n造成尾流影响的上游机组的集合。
11、可选地，步骤s2中基于的动态尾流模型，通过历史入流风速实测值、历史推力系数和jensen尾流模型上一时刻的尾流扩张系数、叠加修正系数计算历史风速预测值时，包括通过t0时刻前n个历史入流风速实测值v∞(t0-1)～v∞(t0-n)及其对应的历史推力系数ct(t0-1)～
12、ct(t0-n)，n为历史窗口大小，结合jensen尾流模型上一时刻的尾流扩张系数、叠加修正系数计算前n个历史风速预测值，且任意前第t个历史风速预测值vpre,n(t0-t)的函数表达式为：
13、
14、上式中，ct,i(t0-t)为前第t个历史推力系数，ki(t0-t)为上游风电机组i的前第t个尾流扩张系数，din为上游风电机组i、下游风电机组n沿着风向的地理距离，r为风电机组的叶轮半径，为风电机组i造成的尾流效应对风电机组n影响的叶轮覆盖面积，a0为风电机组叶轮的扫掠面积，v∞(t0-t)为前第t个历史入流风速实测值，αn(t0-t)为下游风电机组n的前第t个叠加修正系数，vpre,i(t0-t+τi,n)为风电机组i在t0-t+τ1,n时刻的历史风速预测值，为风电机组i对风电机组n在t0-t+τ1,n时刻造成尾流风速的预测值，τ1,n为最上游风电机组1、下游风电机组n之间的尾流延迟时间。
15、可选地，步骤s2中建立的最优化模型函数表达式为：
16、
17、上式中，nwt为风电机组数量，vpre,i(t0-t+τi,n)为风电机组i在t0-t+τ1,n时刻的历史风速预测值，vmeas,i(t0)为风电机组i在t0时刻的历史风速实测值，τ1,n为最上游风电机组1、下游风电机组n之间的尾流延迟时间。
18、可选地，步骤s3中对动态尾流模型中的动态单尾流模型以及动态叠加模型进行一阶泰勒展开时，对所述动态单尾流模型进行一阶泰勒展开的函数表达式为：
19、
20、上式中，和分别为风电机组i对风电机组n造成尾流风速的预测值对风电机组i产生尾流的扩张系数ki、上游风电机组i入流风速的预测值的偏导数，δki(t0)和分别为ki(t0)和的增量；对所述动态叠加模型进行一阶泰勒展开的函数表达式为：
21、
22、上式中，和分别为上游风电机组n入流风速的预测值对风电机组i对风电机组n造成尾流风速的预测值上游风电机组i入流风速的预测值和引入的叠加修正系数αn的偏导数，为风电机组n在t0+τ1,n时刻的风速增量，δαn(t0)为t0时刻的叠加修正系数增量，为风电机组i对风电机组n在t0-t+τ1,n时刻造成尾流风速的预测值增量，为风电机组i在t0+τ1,n时刻的风速增量，为风电机组i对风电机组n在t本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法，其特征在于，步骤S1中建立动态单尾流模型和动态叠加模型的函数表达式为：
3.根据权利要求2所述的基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法，其特征在于，步骤S2中基于的动态尾流模型，通过历史入流风速实测值、历史推力系数和Jensen尾流模型上一时刻的尾流扩张系数、叠加修正系数计算历史风速预测值时，包括通过t0时刻前N个历史入流风速实测值v∞(t0-1)～v∞(t0-N)及其对应的历史推力系数Ct(t0-1)～Ct(t0-N)，N为历史窗口大小，结合Jensen尾流模型上一时刻的尾流扩张系数、叠加修正系数计算前N个历史风速预测值，且任意前第T个历史风速预测值Vpre,n(t0-T)的函数表达式为：
4.根据权利要求3所述的基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法，其特征在于，步骤S2中建立的最优化模型函数表达式为：
5.根据权利要求1所述的基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法，其特征在于，步骤S3中对动态尾流模型中的动态单尾流模型以及动态叠加模型进行一阶泰勒展开时，对所述动态单尾流模型进行一阶泰勒展开的函数表达式为：
6.根据权利要求5所述的基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法，其特征在于，步骤S4中将所述最优化模型转换成的离散形式的函数表达式为：
7.根据权利要求6所述的基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法，其特征在于，步骤S4中设定的尾流扩张系数和叠加修正系数的约束条件的函数表达式为：
8.一种基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正系统，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，所述微处理器被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法。
9.一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令，其特征在于，该计算机程序或指令被编程或配置以通过处理器执行权利要求1～7中任意一项所述基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，其特征在于，该计算机程序或指令被编程或配置以通过处理器执行权利要求1～7中任意一项所述基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法。
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【技术特征摘要】
1.一种基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法，其特征在于，步骤s1中建立动态单尾流模型和动态叠加模型的函数表达式为：
3.根据权利要求2所述的基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法，其特征在于，步骤s2中基于的动态尾流模型，通过历史入流风速实测值、历史推力系数和jensen尾流模型上一时刻的尾流扩张系数、叠加修正系数计算历史风速预测值时，包括通过t0时刻前n个历史入流风速实测值v∞(t0-1)～v∞(t0-n)及其对应的历史推力系数ct(t0-1)～ct(t0-n)，n为历史窗口大小，结合jensen尾流模型上一时刻的尾流扩张系数、叠加修正系数计算前n个历史风速预测值，且任意前第t个历史风速预测值vpre,n(t0-t)的函数表达式为：
4.根据权利要求3所述的基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法，其特征在于，步骤s2中建立的最优化模型函数表达式为：
5.根据权利要求1所述的基于风电场实测风速的工程尾流模型动态修正方法，其特征在于，步骤s3中对动态尾流模型中的动态单尾流...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄晟，肖金鑫，王鹏达，陈威敏，魏来，王帅烽，王洛斌，罗乔乔，周璐，崔鹤松，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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