粤东海岛近地风场风特性研究

以汕头大学南澳临海试验站-风力机测试认证平台监测得到的风资源数据为研究对象,对实测风资源数据采用数值统计分析方法,研究粤东海岛近地风场风特性。对实测数据选取强风样本进行分析,获得南澳海岛近地面风场的风特性参数,包括湍流强度、阵风因子和湍流积分尺度,并与国家标准《建筑结构载荷规范》中推荐值进行对比,验证规范中推荐值的适宜性。同时探讨脉动风功率谱的拟合研究工作,将实测风功率谱与Davenport谱、Von Karman谱、Harris谱进行对比分析,结果表明,Von Karman谱与实测功率谱拟合效果较好,可为粤东地区海岛风资源评估及中小型风力机等结构设计提供参考依据。     

一种中微尺度耦合方法在风资源评估中的应用

风资源评估过程中,在缺少实际测风数据的情况下完成风场的精细化模拟具有重要的工程意义。在微尺度风场模拟过程中,引入中尺度数据为风场提供真实的边界条件,实现了降尺度精细化风场模拟。结合测风塔推算发现：相较于传统的统一边界条件的设置,利用中尺度数据分扇区生成边界条件进行降尺度的平均风速的精度有较明显提升。此外,还利用中尺度数据作为虚拟测风数据,对风资源评估中的定向计算结果进行校正,完成对机位点风机发电量等计算,解决无测风数据时风资源评估困难的难题。案例分析结果证实了该方法的先进性与工程应用价值。     

一种基于大气稳定度的风资源评估方法

在风资源评估过程中,平均风速、风切变指数、风功率密度等是必须测量的特性参数,这些参数的测量均受地形地貌、大气稳定度、测风时间、测风设备的影响。在目前的风资源评估中,大气稳定度的影响基本都被忽略,因此,影响了风资源评估的准确性,甚至会带来选址的决策性失误。文章研究了大气稳定度对风资源特性的影响,并以美国某地4年的测风数据为例,研究大气稳定度对风切变指数,风能玫瑰图,风功率密度等的影响,建立了考虑大气稳定度的轮毂高度风速外推模型,解决了目前风资源评估中外推轮毂高度风速时由于使用整个风电场的平均风切变指数而带来风资源评估误差的问题。算例结果表明,该模型结构简单,外推结果精度高,具有较强的工程实用价值。     

风电场代表年风速计算方法的分析

在对风电场进行风资源评估时,常采用气象站与测风塔的相关关系,将现场测风数据订正为一套反映风电场长期平均水平的代表性数据进行风资源分析,而对代表年风速订正是否合理是影响风资源评估误差的重要因素。文章以内蒙古地区某风电场风资源分析为例,探讨采用常规方法和改进方法对代表年风速的订正所产生的误差情况,结果表明,通过改进方法进行修正得到的代表年平均风速的变化规律与气象站多年的变化规律一致,此方法弥补了常规方法中的一些不确定因素对代表年修正结果的影响,减小了误差范围。     

风场原始数据检验中异常数据的处理

在对风场测风原始数据进行检验时,发现国家标准《风电场风能资源评估方法》(GB/T 18710-2002)推荐的参数范围判断方法存在一定的问题,有部分异常数据不能单独使用参数范围判断方法来判断其合理性,本文以江西几个风场原始测风数据的检验过程为例,介绍一种处理异常数据的方法供大家参考.     

海上风资源评估流程及方法研究

风资源评估在海上风电项目全生命周期中发挥着重要作用，通过风数据处理和特征参数分析对目标场区的风资源水平进行量化处理后的评估结果不仅是衡量风场开发价值的重要标准，也是影响整场发电收益的重要因素之一。以海上测风数据为例，对风资源评估的流程及方法进行了分析与总结，较为完整地介绍了海上测风数据的处理与分析过程及注意事项，对部分学者的相关研究内容与研究结论进行了阐述。     

基于长期实测资料的风速测量相关推测方法对比

针对海上风电的风能资源评估,利用4个沿海自动气象站2003—2010年的逐时测风数据与同期MERRA再分析资料,通过6组数值试验,从平均风速、风速标准差、平均风功率密度和风力发电机组的年发电量等4个评价指标全面对比分析了8种风资源测量-相关-推测方法。结果表明:简单正交回归法、简化主轴回归法、分位数回归法、Weibull尺度拟合法和矩阵时间序列法对平均风速的推测结果更优,简单正交回归法、简化主轴回归法和Weibull尺度拟合法对风速标准差和平均风功率密度的推测结果更优,联合概率分布法对风向-风速联合频率分布和风机发电量的推测结果明显优于其他方法。参证站自身的数据质量和空间代表性对测量-相关-推测方法的表现具有潜在影响,在实际工作中应对多种测量-相关-推测方法进行集成运用和综合判断,以符合海上风电多层次、多目标的风资源评估需求。     

威布尔拟合方法对海上风场发电量评估的影响研究

为研究风速威布尔参数不同造成的海上风机发电量差异,分别对比了极大似然法、最小二乘法、WAsP法和实证法四种风速威布尔拟合方法。通过统计不同风向扇区数的评估结果,得出合理的风向扇区数范围为16至36。此外还重点分析了四种拟合方法计算得出的海上风场发电量、尾流损失值,并与时序计算值进行了对比,结果显示威布尔分布可较好地描述海上风资源情况,能精准预测海上风场的发电量。四种方法中,极大似然法和WAsP方法为最优方法,最小二乘法其次,实证法精度最低。     

大基地开发模式下的风资源评估方法探索

针对我国建设风电大基地的规划过程中现有软件对于大场址风资源模拟结果较差的现象,在预开发区域一年实测风数据的基础上,运用SPSS,Global mapper,Surfer等软件,采用地理空间因子的多元回归方法对风资源进行模拟,并应用现有数据对回归曲线进行验证,制作风场区域年平均风速风资源图谱,得出如下结论 :新方法模拟的年平均风速分布与中尺度风资源分布在空间上是一致的;经过检验预测风速与实测年平均风速的差异较小在2%以内;提出的风资源评估的方法和相关理论分析及应用技术能够为当前风电大基地开发模式提供新的思路。     

平陆风电场风能资源研究

分析了山西省平陆风电场工程的测风资料、实测场址空气密度、风速,得出了风功率密度、风速频率及风能频率等指标,可为该风场风能资源的精确评估提供科学依据。     

复杂地形风电场微观选址实践探讨

  [目的]  相对于平坦地形风电场,复杂地形风电场内的风速、风向表现出显著的区域性差异,给机组选型、风机排布、发电量评估等工作带来了不小的挑战。旨在解决复杂地形风电场微观选址过程中可能出现的测风塔、等高线、限制因素等问题。  [方法]  基于收集到的风电场项目资料,结合作者工作经验,分别对其进行了详尽阐述,举例说明了限制因素对风电场发电量的显著影响。  [结果]  通过现场勘察,核实了测风塔确切位置、标记了场区范围内的限制因素位置和范围;利用3D矢量数据生成立体高程网格,结合等高线数值对比分析,检验了地形图中等高线值的准确性。  [结论]  准确的测风塔位置和较高质量的测风数据对风能资源评估有决定性作用;限制因素区域的标识,缩短了制定风机排布方案所需的时间,提高了工作效率;结合准确无误的等高线地形图可以较准确地模拟风电场及周边区域的风能资源情况,为投资者提供优质的评估成果。     

基于CFD的复杂地形风电机组机位微地形风资源数值模拟研究

  [目的]  在复杂地形进行风电机组建设时,机位点周围易形成高边坡地形,改变了风资源分布特征,影响机组发电量和安全性能,文章旨在研究高边坡地形的影响因素和预防其对机组的危害。  [方法]  基于STAR-CCM+软件平台对实际风电场机组高边坡地形进行了数值模拟,分析了立机位置选择、坡度、开挖深度等因素对机位处风资源参数的影响。  [结果]  结果表明:高边坡改变了原地形风的加速效应,产生大幅度的流体分离。当高边坡位于机组上风向时,机组下叶尖易产生较大的风切变,湍流强度超标,而高边坡在机组下风向时,机位处风资源参数则正常;高边坡的坡度大小对坡前立机风参数无显著影响;当下叶尖高度低于边坡高度时,机组位置下叶尖风速很小,切变值易超标。  [结论]  分析结果可为高边坡地形机组施工平台设计和塔筒高度选择提供参考。     

海上相邻风电场间的“尾流效应”实例分析

[目的]研究海上相邻风电场间的“尾流效应”对发电损失的影响。[方法]利用海上风电场实际运行SCADA数据结合激光雷达同期实测测风数据,基于不同的风向扇区范围和风电场实际排布进行尾流效应场景分类,开展实际运行相邻风电场间（20D以上间距）的真实尾流电量损失分析工作。[结果]结果表明：对于规则排布的海上大型风电场,基于实际运行SCADA数据,对各机组发电量进行归一化,可以较好地反映海上风能资源分布特征及各机组发电能力的差异;高度集中的单一扇区条件下,处于下风向的相邻风电场受上风向相邻场区的“尾流效应”影响明显,发电产能较自由流降幅明显;相邻风场间随着缓冲带距离的增加,下风向场区机组尾流电量衰减比随之降低,缓冲带需达到一定的距离,对于风速的恢复有明显的作用,发电产能才能够有所提升;本案例不同场景下,缓冲带距离在23D～44D之间,尾流损失电量降幅在27%～4%之间。[结论]基于相邻风电场实际运行数据开展尾流分析可为后续海上大型风电基地规划设计和机组排布优化设计提供指导。     

基于多波束数据的海上风机基础水下地形监测研究

[目的]为了确保海上风机运行安全,需要掌握海上风机基础周边地形的变化.[方法]文章采用了多波束测深系统对风机周边地形进行了6次定期监测,获取了高精度和高密度的水下地形点云数据,通过对点云数据进行数据处理和分析,构建了高精度的水下地形数字高程模型DEM,通过数字高程模型叠加分析,计算出不同时期的冲刷量,最后通过三维模型展...     

基于Elman神经网络的短期风电功率预测

为提高风电场输出功率预测精度,提出一种动态基于神经网络的功率预测方法。根据实际运行的风电场相关风速、相关风向和风电功率的历史数据,建立了基于Elman神经元网络的短期风电功率预测模型。运用多层Elman神经网络模型对西北某风电场实际1h和24h的风电输出功率预测,与BP神经网络模型对比,经仿真分析证明前者具有预测精度高的特点,三隐含层Elman神经网络模型预测效果最佳。这表明利用Elman回归神经网络建模对风电功率进行预测是可行的,能有效提高功率预测精度。     

海上风电机组智能故障预警系统研究

  [目的]  随着海上风电机组装机容量的飞速发展,业主对海上风电机组的安全运行越来越重视,对风机设备可靠性的要求越来越高。传统的设备故障事后处理模式不仅不能保证发电设备运行的可靠性,而且海上风电运行维护的可达性差,被动的故障后维修无形中增加了巨大的电量损失,已完全不能满足海上风电的要求。设备故障早期智能预警系统可以提前预知设备存在的问题,把设备隐患消除在萌芽状态之内,真正做到“防患于未然”。  [方法]  通过对海上风电机组关键部件的数据采集,结合历史数据提取故障特征,利用神经网络等大数据算法,实现发电机温度异常、发电机轴承异常、齿轮箱散热异常、齿形带断裂警告等设备故障的提前预判。  [结果]  根据对设备早期故障的提前预判,可以综合考虑海上风电的气象、台风、海况、海事等维护特点,有计划地执行积极的预防性维护策略,能够有效地避免大部件故障的发生或风机整机失效情况的发生。  [结论]  研究成果可提高海上风电机组的可靠性和风电场整体发电效益。     

生态系统理念在海上风电项目管理中的应用研究

  [目的]  中国海上风电行业已迈入快速发展期,如何创新项目开发管理模式,有效应对海上风电造价高、界面多、工期长等问题,实现成本降低、效能提升,是推动海上风电行业健康快速发展的重要保障。  [方法]  通过将生态系统理念应用到海上风电场项目开发建设和运营管理中,探索构建海上风电场生态系统,以搭建风电场神经网络为核心,提高整体关联效能,实现最优开发目标;利用层次分析法对系统影响因子权重进行定量分析。  [结果]  通过海上风电场生态系统的构建,使海上风电场具备信息快速的收集、存储、共享、分析和反馈调节功能,降本增效,提升风电场稳定性。  [结论]  生态系统的引入为海上风电项目的开发管理和提供了新的思路,借助人工智能技术等前沿科技的发展,海上风电场生态系统也将不断完善和广泛应用。     

基于SA-PSO的风电消纳经济性动态规划分析

  [目的]  电网运行规划研究在电力系统中具有十分重要的地位,对电源布局具有决策意义,其本质上是一个多约束组合优化问题,重点研究了风电运行成本的计算模型。  [方法]  该模型对电源布局规划中需要重点考虑的约束问题进行了分析,采用粒子群算法用于解决此类目标优化问题,并结合模拟退火理论对传统粒子群算法进行了优化处理。  [结果]  通过仿真计算,与遗传算法及粒子群算法进行了对比分析,证实了这种算法的优越性,可以找到满足各种约束条件的最优电网出力方案。最后,进一步分析了在不同风速下对风电并网运行成本影响。  [结论]  该模型应用于电网规划分析是可行且有效的。     

多波束测深系统在海上风电场测量中的应用

[目的]为了获取详细的海底地形地貌信息,提出了一种基于多波束测深系统在海上风电场测量中的应用.[方法]以广东某一海上浮式风电装备研制项目为例,详细介绍了Reson SeaBat T50-P多波束测深系统的原理和组成,通过项目的实施,对测深成果进行了分析和精度评定.[结果]通过本项目的实际应用,验证了多波束测深系统在海上...     

上风向山头对风电机组的安全性影响研究

  目的  由于生态保护和风场边界等条件的限制,有些机位点的主风向方向存在明显山头障碍物遮挡,影响了机组的发电量和安全性能,文章旨在研究减小山头对机组影响的方法。  方法  基于STAR-CCM+软件平台对主风向上有山头遮挡的机位点附近地形进行了数值模拟,分析了扇区管理、提高轮毂高度、地形修整等方法对机组的安全影响。  结果  结果表明:扇区管理、提高轮毂高度和地形修整都能改善风机的安全性。但在该项目中,采用双平台的地形修整的方法对改善风机安全性更加有效。  结论  分析结果可为如何降低来风方向的山头对风机的影响提供方法参考。