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基于高斯分布模型的风电机组群尾流效应计算
基于高斯分布模型的风电机组群尾流效应计算
摘要：风电机组群的尾流效应对于风电场的风能利用效率具有重要影响。本文基于高斯分布模型，以风电机组群的尾流速度分布为研究对象，通过计算尾流范围和尾流速度剖面，分析尾流效应对风力发电机的影响。结果表明，风电机组之间的距离和排布方式对尾流范围和尾流速度剖面具有显著影响。本文的研究为风电机组群的设计和排布提供了一定的理论基础。
关键词：风电机组；尾流效应；高斯分布模型；尾流范围；尾流速度剖面
1.引言
风能作为一种清洁且可再生的能源形式，正逐渐成为全球能源转型的重要支撑。风力发电机组的密集排布已成为提高风能转化率的一种有效方式。然而，密集排布的风力发电机组也会带来尾流效应问题，即前方的风力发电机组会干扰后方风力发电机组的风能捕捉效率，从而降低整个风电场的发电效率。
为了有效解决尾流效应问题，研究者们提出了多种模型和算法。其中，基于高斯分布模型的风电机组群尾流效应计算是一种常用的方法之一。该方法基于高斯分布假设，通过分析风电机组之间的距离、排布方式以及气象条件等因素，计算并描述尾流范围和尾流速度剖面，从而评估尾流效应对风力发电机性能的影响。
2.高斯分布模型
高斯分布模型是一种概率分布函数，可用于描述连续变量的分布情况。在风电机组群尾流效应计算中，可以将每个风力发电机组的尾流速度视为一个随机变量，利用高斯分布模型估计其概率分布。根据中心极限定理的相关理论，可以假设每个风电机组尾流速度的总体分布满足高斯分布。
3.尾流范围计算
尾流范围是指受到前方风力发电机组影响的后方风力发电机组所处的空间范围。根据高斯分布模型，可以通过计算尾流速度分布的标准差来估计尾流范围。标准差越大，尾流范围越广。常用的尾流范围计算方法包括：西利希公式、棣莫弗公式等。
4.尾流速度剖面计算
尾流速度剖面是指在垂直方向上，受到前方风力发电机组影响的后方风力发电机组所处位置的尾流速度分布。根据高斯分布模型，可以通过计算尾流速度分布的均值和标准差来估计尾流速度剖面。常用的尾流速度剖面计算方法包括：托尔滕斯公式、查迪尔公式等。
5.影响因素分析
尾流效应的强度与风电机组之间的距离和排布方式密切相关。较小的间距和紧密的排布将增加尾流效应的强度，从而降低后方风力发电机组的发电效率。此外，气象条件如风向、湍流强度等也会对尾流效应产生影响。
6.实例分析
选取某风力发电场作为实例进行尾流效应计算。根据该风电场的布局和气象条件，利用高斯分布模型计算尾流范围和尾流速度剖面。通过分析计算结果，评估尾流效应对后方风力发电机组的影响。
7.结论
本文基于高斯分布模型，对风电机组群尾流效应进行了计算和分析。计算结果表明，风电机组之间的距离和排布方式对尾流范围和尾流速度剖面具有显著影响。本文的研究为风电机组群的设计和排布提供了一定的理论基础，有助于提高风能转化率和风电场的发电效率。
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