基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115081360A(43)申请公布日2022.09.20(21)申请号202211009337.X(22)申请日2022.08.23(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区北农路2号申请人华能集团技术创新中心有限公司(72)发明人葛铭纬杨昊泽许世森刘永前(74)专利代理机构北京瀚仁知识产权代理事务所(普通合伙)11482专利代理师陈敏(51)Int.Cl.G06F30/28(2020.01)G06F113/06(2020.01)G06F113/08(2020.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法及装置(57)摘要本发明涉及风力发电技术领域，具体提供一种基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法及装置，旨在解决现有方法无法同时兼顾计算精度和计算效率的技术问题。为此目的，本发明的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法包括：建立包含风电场的三维计算流域，对三维计算流域划分网格，得到三维流域网格；建立计算流体力学模型和简易致动盘模型；设置边界条件和计算参数；基于计算流体力学模型、简易致动盘模型以及设置的边界条件和计算参数，确定风电场的流场信息；基于风电场的流场信息评估风电场的尾流演化情况。如此，提高了计算精度和计算效率。CN115081360ACN115081360A权利要求书1/2页1.一种基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法，其特征在于，所述方法包括：建立包含风电场的三维计算流域，对所述三维计算流域划分网格，得到三维流域网格；建立计算流体力学模型和简易致动盘模型；设置边界条件和计算参数；基于所述计算流体力学模型、简易致动盘模型以及设置的所述边界条件和计算参数，确定风电场的流场信息；基于所述风电场的流场信息评估所述风电场的尾流演化情况。2.根据权利要求1所述的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法，其特征在于，所述风电场的流场信息包括流场的平均速度分布；基于所述计算流体力学模型、简易致动盘模型以及设置的所述边界条件和计算参数，确定风电场的流场信息包括：基于所述计算流体力学模型和简易致动盘模型以及设置的边界条件和计算参数，在所述三维流域网格上进行流场数值计算，得到流场的平均速度分布。3.根据权利要求2所述的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法，其特征在于，所述流场的平均速度分布包括风电场中各风电机组的来流平均速度、尾流平均速度和风轮区域平均风速；所述风电场的尾流演化情况包括尾流损失和功率输出；基于所述风电场的流场信息评估所述风电场的尾流演化情况包括：基于所述来流平均速度和尾流平均速度的差值确定所述风电机组的尾流损失；基于所述风轮区域平均风速确定所述风电机组的功率输出。4.根据权利要求1所述的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法，其特征在于，所述建立包含风电场的三维计算流域包括：确定所述三维计算流域的长度、宽度和高度；基于所述长度、宽度和高度建立三维计算流域；其中所述三维计算流域的长度大于长度阈值，所述三维计算流域的宽度大于宽度阈值，所述三维计算流域的高度为大气边界层的高度。5.根据权利要求1所述的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法，其特征在于，对所述三维计算流域划分网格包括：基于第一网格间距对所述三维计算流域的流向划分网格，基于第二网格间距对所述三维计算流域的展向划分网格，基于第三网格间距对所述三维计算流域的垂向划分网格。6.根据权利要求1所述的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法，其特征在于，所述简易致动盘模型包括在三维流域网格上施加的致动力；通过下述步骤建立所述简易致动盘模型：基于风电机组的轮毂位置和风轮直径，建立矩形区域；从所述三维流域网格中选取网格中心在所述矩形区域内的网格；确定选取的所述三维流域网格上施加的致动力；和/或所述三维流域网格的致动力的计算公式为：2CN115081360A权利要求书2/2页上式中，为三维流域网格上施加的致动力，为选取的三维流域网格的网格体积，为选取的三维流域网格的网格总体积，为风电机组的风轮的总致动力，为流体密度，为修正推力系数，为风轮直径，为风电机组的风轮中心的风速。7.根据权利要求6所述的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法，其特征在于，所述矩形区域为立柱区域；基于风电机组的轮毂位置和风轮直径，建立矩形区域，包括：以所述风电机组的轮毂位置为中心，所述风轮直径为边长，建立预设高度的立柱区域。8.一种基于简易致动盘模型的风电场尾流评估装置，其特征在于，所述装置包括：网格划分模块，被配置为建立包含风电场的三维计算流域，对所述三维计算流域划分网格，得到三维流域网格；模型建立模块，被配置为建立计算流体力学模型和简易致动盘模型；设置模块，被配置为设置边界条件和计