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基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法技术

技术编号:45006298 阅读:3 留言:0更新日期:2025-04-15 17:22
本发明专利技术公开了一种基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法。针对传统风机动模实验平台无法实现风电场尾流效应模拟的问题。本发明专利技术提出了一种基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法,首先根据实验平台的风电动模机组数量确定风电场中风机的数量及分布情况,并确定风机间距等尾流计算相关参数;然后根据前排风电动模机组的运行状态和风电场来流风速序列,计算风电动模机组风速衰减和传播延迟,据此调整后排风电动模机组的等效风速。基于本发明专利技术提出的风机动模实验平台尾流模拟方法,风机动模实验平台能够更准确地模拟风电场中各风机的机械动态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统,特别是一种基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法


技术介绍

1、随着风电技术的发展,风能的开发利用也越来越广泛,风电场中尾流效应的影响愈发凸显。在风电场的应用中,由于风机尾流的影响,会导致风电场中较大的能量损失,增加湍流强度,并有可能减小后排风机的疲劳寿命。因而,在对风电场中风机的机械模拟中,有必要对风电场中风机的尾流影响建立可靠的工程模型进行模拟。目前,风机动模实验平台仍处于单台风机的机械动态模拟层面,验证风机单机控制策略的可行性以及有效性,未曾考虑到风电场中各台风机之间的尾流效应对风机机械动态的影响,不能保证风电场多机协同控制策略实验效果的准确性。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的问题,从单台风机机械动态模拟视角拓展到了考虑风机间尾流效应的风电场视角,提供一种基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法。

2、实现本专利技术目的的技术解决方案为:一方面,提供了一种基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法,所述方法包括:

3、步骤1,根据风机动模实验平台的风电动模机组数量确定被模拟风电场中风机的数量及分布情况,并确定尾流计算相关参数;

4、步骤2,计算后排风电动模机组受到前排风电动模机组尾流影响的面积;

5、步骤3,采集前排风电动模机组的运行参数,计算后排风电动模机组因尾流效应产生的风速衰减;

6、步骤4,根据风速序列,确定尾流传播延迟时间;

<p>7、步骤5,调整后排风电动模机组的等效风速。

8、进一步地,步骤1中尾流计算相关参数包括:后排风电动模机组wtj与前排风电动模机组wti平行于风速方向的距离和垂直于风速方向的距离dh.ij、dv.ij,以及风机叶片直径d。

9、进一步地,步骤2中所述计算后排风机受到前排风机尾流影响的面积的公式为:

10、

11、式中,aoverlap.ij为后排风机wtj受到前排风机wti尾流影响的面积,r为风机叶片半径,rw.ij为前排风机wti到后排风机wtj的尾流扩散半径,具体公式为:

12、

13、式中,kw表示粗糙系数,dw.ij表示尾流扩散直径,随着dh.ij的增长而扩大。

14、进一步地,步骤3中采集风电动模机组的运行参数,包括:

15、采集当前时刻k前排风电动模机组wti的转速ωi(k)以及桨距角βi(k),根据叶尖速比公式计算风电动模机组wti的叶尖速比λi(k);根据风机厂商提供的查找表确定对应的推力系数

16、进一步地,步骤3中所述后排风电动模机组因尾流效应产生的风速衰减的计算公式为:

17、

18、式中,表示后排风电动模机组wtj因前排风电动模机组wti尾流效应所导致的风速衰减,a表示风机叶片扫过的面积,a=πd2/4。

19、进一步地,步骤4中所述尾流传播延迟时间的确定公式为:

20、kτ.ij(k)=dh.ij/(0.7vin(k))/t

21、式中,kτ.ij(k)为k时刻前排风电动模机组wti所导致的风速衰减到达后排风电动模机组wtj的延时周期数,vin(k)表示k时刻风电场来流风速,t为实验平台的控制周期。

22、进一步地,步骤5中后排风电动模机组的等效风速的计算公式为:

23、

24、其中,

25、

26、式中,vj(k)为k时刻后排风电动模机组wtj的等效风速,n为前排风电动模机组的数量。

27、另一方面,提供了一种基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟系统,所述系统包括:

28、数据获取模块,用于采集风机动模实验平台中风电动模机组的转速ω和桨距角β;

29、数据输入模块,用于输入尾流计算相关参数;

30、数据计算模块,用于计算后排风电动模机组受前排风电动模机组尾流影响的面积以及风速衰减;

31、数据下发模块,用于下发各风电动模机组的等效风速。

32、本专利技术与现有技术相比,其显著优点为:

33、(1)本专利技术提供了一种基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法,将风机动模实验平台从传统的单台风机机械动态模拟拓展到了考虑风机间尾流效应的风电场模拟,能够更加准确地模拟风电场中各台风机的机械动态,为开展风电场多机协同控制实验提供了实验条件。

34、(2)本专利技术是一种可通过软件编写而成的控制策略,应用简单易行,方便经济。

35、下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。

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【技术保护点】

1.一种基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法,其特征在于,步骤1中尾流计算相关参数包括:后排风电动模机组WTj与前排风电动模机组WTi平行于风速方向的距离和垂直于风速方向的距离dH.ij、dV.ij,以及风机叶片直径D。

3.根据权利要求2所述的基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法,其特征在于,步骤2中所述计算后排风机受到前排风机尾流影响的面积的公式为:

4.根据权利要求3所述的基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法,其特征在于,步骤3中采集风电动模机组的运行参数,包括:

5.根据权利要求4所述的基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法,其特征在于,步骤3中所述后排风电动模机组因尾流效应产生的风速衰减的计算公式为:

6.根据权利要求5所述的基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法,其特征在于,步骤4中所述尾流传播延迟时间的确定公式为:

7.根据权利要求6所述的基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法,其特征在于,步骤5中后排风电动模机组的等效风速的计算公式为:

8.基于权利要求1至7任意一项所述方法的基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟系统,其特征在于,所述系统包括:

9.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法。

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法。

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【技术特征摘要】

1.一种基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法,其特征在于,步骤1中尾流计算相关参数包括:后排风电动模机组wtj与前排风电动模机组wti平行于风速方向的距离和垂直于风速方向的距离dh.ij、dv.ij,以及风机叶片直径d。

3.根据权利要求2所述的基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法,其特征在于,步骤2中所述计算后排风机受到前排风机尾流影响的面积的公式为:

4.根据权利要求3所述的基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法,其特征在于,步骤3中采集风电动模机组的运行参数,包括:

5.根据权利要求4所述的基于尾流解析模型的风机动模实验平台尾流模拟方法,其特征在于,步骤3中所述后排风电动模机组因尾...

【专利技术属性】
技术研发人员:李群陈载宇殷明慧顾伟周前张学松汪成根邹小明
申请(专利权)人:南京理工大学
类型:发明
国别省市:

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