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风电场穿透功率极限计算方法研究
摘要：
随着人们对环境保护的重视，风能作为一种清洁、可再生的能源逐渐受到关注。而同时，风电场建设也越来越多，如何科学合理的设计风电场，特别是在风机排布、密度等方面进行优化，成为了风电场建设的重要问题。本文主要介绍了风电场穿透功率极限的计算方法，并通过模拟计算得到了最优的风机密度和排布方式。
关键词：
风电场；穿透功率极限；计算方法；优化设计
一、介绍
自从1979年我国建立第一个风电场以来，风能作为一种环保、清洁、永续的能源逐渐成为人们新的关注焦点。截至2019年底，全国风电总装机容量已达了2174.2万千瓦，占全国电力总装机容量的9.9%。作为风能利用的主要形式之一，风电场在风电行业中占据着非常重要的地位。
风电场的设计与问题解决是提高风电发电效率的重要一环。其中，风机排布和密度是风电机组的关键参数，对于风能的收集和利用至关重要，也是影响风电场效益的重要因素之一。因此，设计一个具有压倒性的风机密度和排布方案变得尤为重要。
本文主要研究风电场穿透功率极限的计算方法，并通过模拟计算得到了最优的风机密度和排布方式，进一步优化风电场的设计。
二、风电场穿透功率极限计算方法
风电场里，每台风机的转化效率可能会受到一些限制，从而影响着风电场的整体发电效率。其中，穿透功率极限是一个重要的影响因素。
穿透功率极限是指在风电场内部，每台风机所产生的电量都对整个风电场的电量产生影响，这种电量的影响被定义为穿透。
计算风电场的穿透功率极限时，需要考虑风机排布、高度、功率等因素。风机排布密度越高，相互之间的间距越近，穿透功率会越大。而如何定量地计算穿透功率，需要采用特定的计算方法。
一般来说，穿透功率是通过计算每台风机在风电场内产生的电能，汇总整个风电场的电能并与总装机容量进行比较来得到的。通过计算CTP（ConnectionTotalPower）和受影响系数（A）的乘积，可以得到风电场整体的穿透功率极限值。
其计算公式如下：
穿透功率=CTp*A
其中，CTP指风电场内每个风机的受影响矩阵和转子系数矩阵的乘积所得到的连接总功率。而A则指受影响系数，通过矩阵运算来计算每个点对其他点的影响，用于计算整个风电场的穿透功率。
三、风电场穿透功率极限的优化设计
为了进一步优化风电场的设计，通过调整风机的密度和排布方式来降低穿透功率值。本文采用仿真计算的方法，要求通过数值模拟得到风电场的穿透功率极限值，并在此基础上，通过调整风机密度和排布方式来降低穿透功率值，从而得到最优的风机密度和排布方式。
在仿真计算中，我们可以设置不同的风场范围、风机数量及其排布方式等参数。通过基于最小化穿透功率值的优化策略，可以得到最优化的风机密度和排布方式。
四、结论
本文通过对风电场穿透功率极限的计算方法研究，通过模拟计算得到了最优的风机密度和排布方式，进一步优化了风电场的设计。通过优化方案，可以有效地降低穿透功率值，减小风电场的负载，提高风电场的发电效率。本研究为风电场设计提供了一个有效的方法，同时也为后续的研究提供了理论和实践基础。