一种风资源评估方法、装置、设备及存储介质与流程

专利2026-06-05  9


本技术涉及风力发电领域,特别涉及一种风资源评估方法、装置、设备及存储介质。


背景技术:

1、风资源评估是资源开发的关键步骤,对于某些风电场来说,森林覆盖区域面积可占新开发区域的75%,森林覆盖区域对风电场风资源评估的影响不可忽视。相关技术中,一般采用基于粗糙度的模型构造方法进行风资源评估。具体地,通过粗糙度地图中粗糙度的值分布来定义森林覆盖区域,因此将森林覆盖区域简化为统一的冠层高度分布。然而,这种方式严重忽略森林的实际分布情况,导致无法对森林覆盖区域精准建模,进而影响风资源评估的精确性。


技术实现思路

1、本技术提供一种风资源评估方法、装置、设备及存储介质,以实现对森林覆盖区域进行精准建模,从而提高风资源评估的精确性。

2、第一方面,提供了一种风资源评估测方法,包括:

3、获取风电场中森林覆盖区域的叶面积密度分布数据以及所述森林覆盖区域的森林拖曳系数;

4、基于所述叶面积密度分布数据、所述森林拖曳系数以及用于实现森林效应的第一映射关系,获得第一数据;

5、将所述第一数据添加至用于实现风电场的流场仿真的第二映射关系中;

6、基于包括所述第一数据的第二映射关系,确定所仿真的所述风电场的风参。

7、在一些实施方式中,所述获取风电场中森林覆盖区域的叶面积密度分布数据,包括:

8、读取多个坐标位置的叶面积密度;

9、将所述多个坐标位置的叶面积密度分别插值至风资源评估架构的网格内,从而生成所述叶面积密度分布数据。

10、在一些实施方式中,所述获取风电场中森林覆盖区域的叶面积密度分布数据,包括:

11、读取所述风电场所在区域的森林拖曳系数,所述森林拖曳系数与植被种类有关,所述森林拖曳系数的取值根据仿真测量对比实验确定。

12、在一些实施方式中,所述基于包括所述第一数据的第二映射关系,确定所述风电场的风参之后,所述方法还包括:

13、基于所述风参获得风机的轮毂高度处的风速数据;

14、基于所述风速数据评估所述风电场的发电量。

15、在一些实施方式中,所述基于包括所述第一数据的第二映射关系,确定所仿真的所述风电场的风参之后,所述方法还包括:

16、基于所述风电场的风参,预测所述风电场中风机运行的风险;或者,

17、基于所述风电场的风参,对所述风电场中风机的一个或多个子系统进行控制。

18、在一些实施方式中,所述基于所述风电场的风参,预测所述风电场中风机运行的风险,包括:

19、响应于风切变参数的取值为负数,确定存在风机扫塔风险;

20、响应于湍流强度大于或等于湍流强度阈值,确定存在风机振动风险;

21、响应于风扭转大于或等于风扭转阈值,确定存在偏航风险;

22、所述基于所述风电场的风参,对所述风电场中风机的一个或多个子系统进行控制,包括:

23、基于风速的值进行扇区管理或者加装防护设备。

24、在一些实施方式中,所述第一映射关系包括动量方程和湍流方程;

25、所述动量方程为:sp=-(cdlad|u0|)u;

26、所述湍流方程为:sp=-(c1-c2)ccanopyε;

27、sp为第一数据,cd表示森林拖曳系数,lad为单位体积的树叶面积(m-1),u0为迭代风速(m/s),u为风速(m/s),c1、c2以及cμ为湍流模型参数,ε为湍动能耗散率(m2/s3)。

28、在一些实施方式中,所述第二映射关系与所述第一映射关系具有相同的湍流关系以及相同的计算流体动力学cfd的架构。

29、在一些实施方式中,所述第一映射关系为第一方程组,所述第二映射关系为第二方程组,所述第一方程组和所述第二方程组为动态耦合。

30、在一些实施方式中,所述第一映射关系以及第二映射关系均是基于kepsilon湍流模型构建的,或者,所述第一映射关系以及第二映射关系均是基于k-omega湍流模型构建的。

31、在一些实施方式中,所述读取多个坐标位置的叶面积密度,包括:

32、从第一文件中读取多个坐标位置的叶面积密度,所述第一文件为netcdf格式的文件,所述第一文件用于在三维空间格点内存储所述叶面积密度。

33、在一些实施方式中,所述森林拖曳系数存储不同类别森林的阻力效应,所述森林拖曳系数在二维平面格点内存储数据,之后进行空间范围内垂直方向的延伸,扩展为三维空间格点数据存储。

34、第二方面,提供了一种风资源评估装置,包括:

35、获取模块,用于获取风电场中森林覆盖区域的叶面积密度分布数据以及所述森林覆盖区域的森林拖曳系数;

36、所述获取模块,还用于基于所述叶面积密度分布数据、所述森林拖曳系数以及用于实现森林效应的第一映射关系,获得第一数据;

37、添加模块,用于将所述第一数据添加至用于实现风电场的流场仿真的第二映射关系中;

38、确定模块,用于基于包括所述第一数据的第二映射关系,确定所仿真的所述风电场的风参。

39、在一些实施方式中,所述获取模块,用于:读取多个坐标位置的叶面积密度;将所述多个坐标位置的叶面积密度分别插值至风资源评估架构的网格内,从而生成所述叶面积密度分布数据。

40、在一些实施方式中,所述获取模块,用于:读取所述风电场所在区域的森林拖曳系数,所述森林拖曳系数与植被种类有关,所述森林拖曳系数的取值根据仿真测量对比实验确定。

41、在一些实施方式中,所述装置还用于:基于所述风参获得风机的轮毂高度处的风速数据;基于所述风速数据评估所述风电场的发电量。

42、在一些实施方式中,所述装置还用于:基于所述风参中的风切变值或者湍流强度中至少一项,预测所述风电场中机组运行的风险。

43、在一些实施方式中,所述装置还用于:根据风资源评估架构,获得所述风电场内各个风机处的风参分布;根据所述风参分布预测所述风电场的风险。

44、在一些实施方式中,所述第一映射关系包括动量方程和湍流方程;

45、所述动量方程为:sp=-(cdlad|u0|)u;

46、所述湍流方程为:sp=-(c1-c2)ccanopyε;

47、sp为第一数据,cd表示森林拖曳系数,lad为单位体积的树叶面积(m-1),u0为迭代风速(m/s),u为风速(m/s),c1、c2以及cμ为湍流模型参数,ε为湍动能耗散率(m2/s3)。

48、在一些实施方式中,所述第二映射关系与所述第一映射关系具有相同的湍流关系以及相同的计算流体动力学cfd的架构。

49、在一些实施方式中,所述第一映射关系为第一方程组,所述第二映射关系为第二方程组,所述第一方程组和所述第二方程组为动态耦合关系。

50、在一些实施方式中,所述第一映射关系以及第二映射关系均是基于kepsilon湍流模型构建的,或者,所述第一映射关系以及第二映射关系均是基于k-omega湍流模型构建的。

51、在一些实施方式中,所述获取模块,用于:从第一文件中读取多个坐标位置的叶面积密度,所述第一文件为netcdf格式的文件,所述第一文件用于在三维空间格点内存储所述叶面积密度。

52、在一些实施方式中,所述森林拖曳系数存储不同类别森林的阻力效应,所述森林拖曳系数在二维平面格点内存储数据,之后进行空间范围内垂直方向的延伸,扩展为三维空间格点数据存储。

53、第三方面,提供一种计算机设备,所述计算机设备包括:处理器,所述处理器与存储器耦合,所述存储器中存储有至少一条计算机程序指令,所述至少一条计算机程序指令由所述处理器加载并执行,以使所述计算机设备实现上述第一方面或第一方面任一种可选方式所述的方法。

54、第四方面,提供一种计算机可读存储介质,所述存储介质中存储有至少一条指令,所述指令在计算机上运行时,使得计算机执行如第一方面或第一方面任一种可选方式所述的方法。

55、第五方面,提供提供了一种计算机程序产品,计算机程序产品包括一个或多个计算机程序指令,当计算机程序指令被计算机加载并运行时,使得计算机执行第一方面或第一方面任一种可选方式所述的方法。

56、由此可见,本技术具有如下有益效果:

57、由于基于森林叶面积密度的森林模型评估风资源,可从三维空间内对森林覆盖进行精准建模,解决森林区域的模型构建问题;同时,将森林覆盖的影响考虑到风资源评估方程体系中,精准评估风场流动,提高风资源评估的准确性。


技术特征:

1.一种风资源评估方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取风电场中森林覆盖区域的叶面积密度分布数据,包括:

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取风电场中森林覆盖区域的叶面积密度分布数据,包括:

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于包括所述第一数据的第二映射关系,确定所述风电场的风参之后,所述方法还包括:

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于包括所述第一数据的第二映射关系,确定所仿真的所述风电场的风参之后,所述方法还包括:

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述基于所述风电场的风参,预测所述风电场中风机运行的风险,包括:

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一映射关系包括动量方程和湍流方程;

8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二映射关系与所述第一映射关系具有相同的湍流关系以及相同的计算流体动力学cfd的架构。

9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一映射关系为第一方程组,所述第二映射关系为第二方程组,所述第一方程组和所述第二方程组为动态耦合关系。

10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一映射关系以及第二映射关系均是基于kepsilon湍流模型构建的,或者,所述第一映射关系以及第二映射关系均是基于k-omega湍流模型构建的。

11.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述读取多个坐标位置的叶面积密度,包括:

12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述森林拖曳系数存储不同类别森林的阻力效应,所述森林拖曳系数在二维平面格点内存储数据,之后进行空间范围内垂直方向的延伸,扩展为三维空间格点数据存储。

13.一种风资源评估装置,其特征在于,包括:

14.一种计算机设备,其特征在于,所述计算机设备包括:处理器,所述处理器与存储器耦合,所述存储器中存储有至少一条计算机程序指令,所述至少一条计算机程序指令由所述处理器加载并执行,以使所述计算机设备实现权利要求1-12中任一项所述的方法。

15.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质中存储有至少一条指令,所述指令在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求1-12中任一项所述的方法。


技术总结
本申请公开了一种风资源评估方法、装置、设备及存储介质,获取风电场中森林覆盖区域的叶面积密度分布数据以及所述森林覆盖区域的森林拖曳系数;基于所述叶面积密度分布数据、所述森林拖曳系数以及用于实现森林效应的第一映射关系,获得第一数据;将第一数据添加至用于实现风电场的流场仿真的第二映射关系中;基于包括所述第一数据的第二映射关系,确定所仿真的所述风电场的风参。本申请解决了存在森林覆盖的风电场风资源评估不准的问题。

技术研发人员:孔婕
受保护的技术使用者:北京金风科创风电设备有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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