本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向場確認(rèn)方法。

背景技術(shù)：

隨著人類的發(fā)展，能源問題成為影響人類生存質(zhì)量的重要問題。解決能源問題的一個主要方法是大力發(fā)展清潔能源、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。而在新能源中，風(fēng)能是非常重要的一部分。與其它新能源相比，風(fēng)能資源豐富且在世界范圍內(nèi)分布較廣，具有很大的開發(fā)潛力，并且隨著風(fēng)輪機(jī)制造以及風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)的日益成熟，風(fēng)力發(fā)電也漸漸成為人們關(guān)注的焦點。人類可以使用風(fēng)車把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)的力量去推動發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生電能，方法是通過傳動軸，將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)動力傳送至發(fā)電機(jī)。全球的風(fēng)能約為2.74×109MW，其中可利用的風(fēng)能為2×107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍，所以新能源研究中風(fēng)能占據(jù)著十分重要的作用。

隨著風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電場的數(shù)量越來越多，電站建設(shè)和運行工程中也暴露出很多問題，雖然現(xiàn)在對此的研究越來越多，但很多問題因為受影響因素較多還很難進(jìn)行分析。此外在解決這些問題的時候，很多措施往往在實施前都不能保證可行性，只能通過實際實驗來驗證，成本高周期長，相對盲目。

在分析風(fēng)電站的風(fēng)向情況時，一般都是對于一個個風(fēng)電場群進(jìn)行單獨的風(fēng)向分析，很少分析整個風(fēng)電站的風(fēng)向場。這是因為在實際中風(fēng)電場群之間的距離較大，很多的風(fēng)電場群之間是沒有影響的或者影響可以忽略的，所以具體地確認(rèn)風(fēng)電站內(nèi)部的風(fēng)向場是沒有必要的。

風(fēng)電站中有時也會存在著兩個距離不是很大的風(fēng)電場群，這些風(fēng)電場群之間除了調(diào)度要求的影響之外還會有類似于尾流效應(yīng)的影響，這些因素對一些風(fēng)電場發(fā)電造成的影響是不能夠忽略的。在這個時候，確認(rèn)風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向場可以為分析這些影響的大小提供一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

整個風(fēng)電場群眾存在著很多的風(fēng)電場，相較于單個風(fēng)電場內(nèi)部的環(huán)境來說，整個風(fēng)電站的風(fēng)向、環(huán)境等情況更加復(fù)雜。所以在確認(rèn)風(fēng)電場群內(nèi)部的風(fēng)向場時，需要考慮的因素較單個風(fēng)電場來說會更多。

風(fēng)電站中風(fēng)電場群的位置并非類似于風(fēng)電場內(nèi)那樣整齊的整列，而且風(fēng)電場群內(nèi)部的面積大，其中的地理環(huán)境可能非常復(fù)雜。以上的因素將會給風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向場的確認(rèn)增加一些困難，且在風(fēng)向發(fā)生較大范圍改變的時候分析會 比較困難，容易發(fā)生分析的錯誤，導(dǎo)致精度無法達(dá)到一定的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向場確認(rèn)方法，通過基于各個風(fēng)電場處風(fēng)向的算法分析出整個風(fēng)電場群內(nèi)部的風(fēng)向場，得到風(fēng)電場群中各風(fēng)電場的相互的風(fēng)向關(guān)系，正確應(yīng)對處理實際風(fēng)電場群中可能經(jīng)常存在風(fēng)電場相互影響。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向場確認(rèn)方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，變換風(fēng)電場群坐標(biāo)，將風(fēng)電場群中的風(fēng)電場經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為簡單的二維坐標(biāo)，并且使所述二維坐標(biāo)均在所建立的坐標(biāo)系的第一象限中；

步驟2，判斷風(fēng)電場風(fēng)向，確認(rèn)單個風(fēng)電場內(nèi)部風(fēng)向場，將所述每個風(fēng)電場內(nèi)部的風(fēng)向場確認(rèn)后，得出各個風(fēng)電場的進(jìn)、出風(fēng)的位置，對風(fēng)電場群進(jìn)行風(fēng)向場的確認(rèn)；

步驟3，確認(rèn)風(fēng)電場關(guān)系，根據(jù)測風(fēng)塔的數(shù)據(jù)判斷出風(fēng)電場群整體的大致風(fēng)向，從而判斷風(fēng)經(jīng)過各個風(fēng)電場的順序，再根據(jù)所述順序依次向下風(fēng)向進(jìn)行遞推的分析，直到滿足要求為止；

步驟4，確認(rèn)風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向關(guān)系。

較佳地，所述步驟2中所述風(fēng)電場群風(fēng)向場的確認(rèn)時默認(rèn)為風(fēng)電場有統(tǒng)一的進(jìn)風(fēng)角度和出風(fēng)角度，平均風(fēng)向和出平均風(fēng)向確認(rèn)方法如下：

假設(shè)在風(fēng)電場的進(jìn)風(fēng)邊界上有m臺風(fēng)機(jī)，且風(fēng)機(jī)處風(fēng)向分別為α1、α2...αm，風(fēng)向的權(quán)重分別為i1、i2...im,則可得風(fēng)電場的進(jìn)平均風(fēng)向

假設(shè)風(fēng)電場的出風(fēng)邊界有n臺風(fēng)機(jī)，且風(fēng)機(jī)處的風(fēng)向分別為β1、β2......βn，風(fēng)向的權(quán)重分別為j1、j2......jn，則可得到該風(fēng)電場的出平均風(fēng)向

較佳地，所述步驟3中所述風(fēng)電場關(guān)系確認(rèn)方法如下：

假設(shè)風(fēng)電場群中下風(fēng)向的風(fēng)電場依次為風(fēng)電場1、風(fēng)電場2、風(fēng)電場3......，則需將所述風(fēng)電場1的出平均風(fēng)速依次與下風(fēng)向各個風(fēng)電場的進(jìn)平均風(fēng)速進(jìn)行判斷，直到有風(fēng)電場滿足要求或者已無風(fēng)電場為止；

取所述每個風(fēng)電場的中心位置作為其分析位置，坐標(biāo)分別為(xz1，yz1)、(xz2，yz2)......，設(shè)置場風(fēng)向差臨界角為θ，場坐標(biāo)臨界角為λ，以所述風(fēng)電場1和所述風(fēng)電場2為例說明分析方法；

所述風(fēng)電場1和所述風(fēng)電場2滿足下列兩個關(guān)系式時，表示兩個風(fēng)電場的大多數(shù)部分在同樣的風(fēng)電場群風(fēng)流場線上，

當(dāng)所述風(fēng)電場1和所述風(fēng)電場2的數(shù)據(jù)同時滿足所述兩個關(guān)系式時，將兩者的關(guān)系記錄在場風(fēng)向關(guān)系表中；若不能同時滿足所述兩個關(guān)系式時，則再對所述風(fēng)電場1和所述風(fēng)電場3的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，依次類推，直到滿足要求為止。

較佳地，所述步驟4中所述風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向關(guān)系為一張較為完整的表示風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向關(guān)系的表，所述風(fēng)向關(guān)系表可以顯示出風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)的大致流向，即確認(rèn)了風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向場。

本發(fā)明的一種風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向場確認(rèn)方法，使用全部在工作的風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)對風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向進(jìn)行確定，不再僅僅依靠測風(fēng)塔的風(fēng)向數(shù)據(jù)，能夠大大提高對風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)流場分析的準(zhǔn)確性；對風(fēng)電場群內(nèi)部的風(fēng)的流動情況進(jìn)行了較為詳盡的分析，能夠使對風(fēng)電場之間的影響分析較默認(rèn)風(fēng)電場群風(fēng)向為單個方向的方法更加準(zhǔn)確；構(gòu)建了風(fēng)電場群中風(fēng)流場流經(jīng)風(fēng)電場的關(guān)系表，可快速了解不同的風(fēng)電場群整體風(fēng)速下風(fēng)電場之間的關(guān)系，同時，可為風(fēng)電場之間的影響提供很好的分析基礎(chǔ)。

本發(fā)明為風(fēng)電場的建設(shè)者提供了一個較為精確地分析風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向場的方法，該方法可以有效解決因為地形、風(fēng)機(jī)等因素導(dǎo)致風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向產(chǎn)生較大變化時產(chǎn)生的風(fēng)速分析誤差，為評估整個風(fēng)電場群發(fā)電能力提供保障，可有效減小其分析誤差。

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個較佳實施例的一種風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向場確認(rèn)方法流程示意圖。

圖2是本發(fā)明一個較佳實施例的風(fēng)電場群內(nèi)部分布示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向場確認(rèn)方法，通過一種基于各個風(fēng)電場處風(fēng)向的算法分析出整個風(fēng)電場群內(nèi)部的風(fēng)向場，以得到風(fēng)電場群中各風(fēng)電場的相互的風(fēng)向關(guān)系，并基于此關(guān)系構(gòu)建一個表來記錄這些影響關(guān)系，具體步驟如下所述。

步驟1，換風(fēng)電場群坐標(biāo)，將風(fēng)電場群中的風(fēng)電場經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為簡單的二維坐標(biāo)并且使所述二維坐標(biāo)均在所建立的坐標(biāo)系的第一象限中。

本實施例中假設(shè)風(fēng)電場群中的風(fēng)電場情況如圖2所示。

步驟2，判斷風(fēng)電場風(fēng)向，確認(rèn)單個風(fēng)電場內(nèi)部風(fēng)向場，將每個風(fēng)電場內(nèi)部的風(fēng)向場確認(rèn)后，得出各個風(fēng)電場的進(jìn)、出風(fēng)的位置，對風(fēng)電場群進(jìn)行風(fēng)向場確認(rèn)。

其中，單個風(fēng)電場內(nèi)部風(fēng)向場確認(rèn)方法如下：

(1)設(shè)置風(fēng)機(jī)坐標(biāo)，將風(fēng)機(jī)的經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為簡單的二維坐標(biāo)并且使這些二維坐標(biāo)均在所建立的坐標(biāo)系的第一象限中。

二維坐標(biāo)自西向東風(fēng)向為x軸的正方向，自南向北為y軸的正方向，角度a為與x軸正方向的夾角(0-360°)，所述風(fēng)電場風(fēng)機(jī)為一個陣列，所述風(fēng)電場風(fēng)機(jī)陣列的橫列和縱列分別與x軸與y軸平行。

(2)判定進(jìn)風(fēng)位置，判斷出風(fēng)電場進(jìn)風(fēng)位置處風(fēng)機(jī)。

設(shè)置一個角度參數(shù)a0，所述a0是用于設(shè)置風(fēng)電場在不同進(jìn)風(fēng)位置情況時的臨界風(fēng)向的重要參數(shù)；同時，取x、y坐標(biāo)最小處的風(fēng)機(jī)的風(fēng)向為a1，取x坐標(biāo)最大、y坐標(biāo)最小處的風(fēng)機(jī)的風(fēng)向為a2，取x、y坐標(biāo)最大處的風(fēng)機(jī)的風(fēng)向為a3，取x坐標(biāo)最小、y坐標(biāo)最大處的風(fēng)機(jī)的風(fēng)向為a4，具體判斷步驟如下：

獲取參數(shù)參數(shù)a0，所述參數(shù)a0可以對風(fēng)電場的歷史風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行分析獲得，也可以人為的在參數(shù)設(shè)置部分進(jìn)行設(shè)置；

將風(fēng)電場四個角落的風(fēng)向數(shù)據(jù)a1、a2、a3和a4與測風(fēng)塔的風(fēng)向進(jìn)行對比分析，檢測這四處風(fēng)機(jī)的準(zhǔn)確性，若不準(zhǔn)確則需要選用鄰近的邊界風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行替代；

根據(jù)不同的風(fēng)向?qū)︼L(fēng)電場的進(jìn)風(fēng)位置進(jìn)行判定,判定方法如下：

設(shè)S(x，y)表示選取(x，y)坐標(biāo)處的風(fēng)機(jī)作為風(fēng)電場的入風(fēng)點處風(fēng)機(jī)，

當(dāng)0<a1<a0時，則S(xmin，...)(選取x最小處的所有風(fēng)機(jī))；

當(dāng)a0<＝a1<＝90-a0時，則S(x min，...)以及S(...，ymin)；

當(dāng)90-a0<a1<＝90時，則S(...，ymin)；

當(dāng)90<a2<90+a0時，則S(x min，...)；

當(dāng)90+a0<＝a2<＝180-a0時，則S(x max，...)以及S(...，ymin)；

當(dāng)180-a0<a2<＝180時，則S(x max，...)；

當(dāng)180<a3<180+a0時，則S(x max，...)；

當(dāng)180+a0<＝a3<＝270-a0時，則S(x max，...)以及S(...，ymax)；

當(dāng)270-a0<a3<＝270時，則S(...，ymax)；

當(dāng)270<a4<270+a0時，則S(...，ymax)；

當(dāng)270+a0<＝a4<＝360-a0時，則S(x min，...)以及S(...，ymax)；

當(dāng)360-a0<a4<＝360時，則S(x min，...)。

若一些邊界上的風(fēng)機(jī)因為故障等原因沒有工作，則最接近其的非邊界風(fēng)機(jī)，即風(fēng)電場總體風(fēng)向中下風(fēng)向的第一臺風(fēng)機(jī)，是否受尾流效應(yīng)的影響則需要根據(jù)其附近風(fēng)電場邊界風(fēng)機(jī)的角度進(jìn)行判定。

(3)確定內(nèi)部風(fēng)向場：對風(fēng)電場內(nèi)部的每一個風(fēng)機(jī)進(jìn)行分析，得到一張關(guān)于風(fēng)電場內(nèi)部各風(fēng)電機(jī)風(fēng)向的關(guān)系表，以所述關(guān)系表為基礎(chǔ)、繪制出整個風(fēng)電場內(nèi)部的風(fēng)向場。

以當(dāng)0<a<90為例：

設(shè)風(fēng)向差臨界值為β、坐標(biāo)臨界值為γ，考慮此時風(fēng)機(jī)下風(fēng)向的三個可能的風(fēng)機(jī)，

此時根據(jù)風(fēng)向可知風(fēng)必然是先經(jīng)過風(fēng)機(jī)0的，設(shè)此時測得的所述風(fēng)機(jī)0處風(fēng)向為ε(0<ε<90)，

當(dāng)ε<＝a0時，則可分析出風(fēng)機(jī)1的風(fēng)向必然受風(fēng)機(jī)0的影響，即它們在一條風(fēng)流場線上，而其余風(fēng)機(jī)的風(fēng)向跟風(fēng)機(jī)0的風(fēng)向關(guān)系不大，可在風(fēng)向關(guān)系表中加入該關(guān)系；

當(dāng)ε>＝90-a0時，則可分析出風(fēng)機(jī)2的風(fēng)向必然受風(fēng)機(jī)0的影響，即它們在一條風(fēng)流場線上，而其余風(fēng)機(jī)的風(fēng)向跟風(fēng)機(jī)0的風(fēng)向關(guān)系不大，可在風(fēng)向關(guān)系表中加入該關(guān)系；

當(dāng)a0<ε<90-a0時，風(fēng)機(jī)0與風(fēng)機(jī)5是否在一條風(fēng)流場線上就需要做進(jìn)一步的分析。前文中引入風(fēng)向差臨界值為β和坐標(biāo)臨界值為γ，風(fēng)向差臨界角β用于通過兩處風(fēng)機(jī)的風(fēng)向角度差來判斷兩者關(guān)系，坐標(biāo)臨界角γ則是用于通過兩處風(fēng)機(jī)的角度差與風(fēng)機(jī)0的關(guān)系來判斷兩者關(guān)系；

設(shè)風(fēng)機(jī)5的坐標(biāo)為(x5,y5)、風(fēng)機(jī)0坐標(biāo)為(x0,y0)，風(fēng)機(jī)5處的風(fēng)向為ε5，則當(dāng)兩者之間的數(shù)據(jù)滿足以下的公式1和公式2時，便視為風(fēng)機(jī)5和風(fēng)機(jī)0在一條風(fēng)流場線上的，在風(fēng)向關(guān)系表中記錄兩者在風(fēng)電場中對應(yīng)的編號；

|ε5-ε|≤β (2)

若風(fēng)機(jī)5不能同時滿足公式(1)和公式(2)時的條件時，則需要對風(fēng)機(jī)6和風(fēng)機(jī)7這兩個風(fēng)機(jī)處的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；

當(dāng)時，需要對風(fēng)機(jī)6的數(shù)據(jù)按照所述式1和公式2進(jìn) 行分析，若成立則將風(fēng)機(jī)0與風(fēng)機(jī)6的關(guān)系記錄在風(fēng)向關(guān)系表中；

當(dāng)時，需要對風(fēng)機(jī)7的數(shù)據(jù)按照上述兩個公式進(jìn)行分析，若成立則將風(fēng)機(jī)0與風(fēng)機(jī)7的關(guān)系記錄在風(fēng)向關(guān)系表中；

依次類推，可以找到與風(fēng)機(jī)0處于一條風(fēng)向上的風(fēng)機(jī)，記錄兩者風(fēng)機(jī)在風(fēng)場中的編號；

在風(fēng)電場中按照上述對風(fēng)機(jī)0的分析方式逐步對風(fēng)電場的每一個風(fēng)機(jī)進(jìn)行分析，便能得到一張關(guān)于風(fēng)電場內(nèi)部各風(fēng)電機(jī)風(fēng)向的關(guān)系表，以所述關(guān)系表為基礎(chǔ)就能繪制出整個風(fēng)電場內(nèi)部的風(fēng)向場。

將每個風(fēng)電場內(nèi)部的風(fēng)向場確認(rèn)后可以以此來分析風(fēng)電場群內(nèi)部的風(fēng)向。實際經(jīng)驗表明雖然風(fēng)電場內(nèi)部的風(fēng)向會發(fā)生改變，但其進(jìn)、出風(fēng)的角度都會保持著大致的相同，并不會有太大的不同。

經(jīng)過分析，可以得出各個風(fēng)電場的進(jìn)、出風(fēng)的位置，各個進(jìn)風(fēng)位置的角度不會有太大的區(qū)別，同樣各個出風(fēng)位置的角度也不會有太大的區(qū)別。這樣可以默認(rèn)為風(fēng)電場有統(tǒng)一的進(jìn)風(fēng)角度和出風(fēng)角度，便能對風(fēng)電場群進(jìn)行風(fēng)向場的確認(rèn)。

風(fēng)電場統(tǒng)一的進(jìn)風(fēng)角度和出風(fēng)角度分析方法如下：假設(shè)在風(fēng)電場的進(jìn)風(fēng)邊界上有m臺風(fēng)機(jī)，且風(fēng)機(jī)處風(fēng)向分別為α1、α2...αm，風(fēng)向的權(quán)重分別為i1、i2...im,則可得風(fēng)電場的進(jìn)平均風(fēng)向如式3所示：

假設(shè)風(fēng)電場的出風(fēng)邊界有n臺風(fēng)機(jī)，且風(fēng)機(jī)處的風(fēng)向分別為β1、β2......βn，風(fēng)向的權(quán)重分別為j1、j2......jn，則可得到該風(fēng)電場的出平均風(fēng)向如式4所示：

步驟3，確認(rèn)風(fēng)電場關(guān)系，根據(jù)測風(fēng)塔的數(shù)據(jù)判斷出風(fēng)電場群整體的大致風(fēng)向，從而判斷風(fēng)經(jīng)過各個風(fēng)電場的順序，再根據(jù)所述順序依次向下風(fēng)向進(jìn)行遞推分析，直到滿足要求為止。

假設(shè)風(fēng)電場群中下風(fēng)向的風(fēng)電場依次為風(fēng)電場1、風(fēng)電場2、風(fēng)電場3......，則需將所述風(fēng)電場1的出平均風(fēng)速依次與下風(fēng)向各個風(fēng)電場的進(jìn)平均風(fēng)速進(jìn)行判斷，直到有風(fēng)電場滿足要求或者已無風(fēng)電場為止；

取所述每個風(fēng)電場的中心位置作為其分析位置，坐標(biāo)分別為(xz1，yz1)、(xz2，yz2)......，設(shè)置場風(fēng)向差臨界角為θ，場坐標(biāo)臨界角為λ，以所述風(fēng)電場1和所述風(fēng)電場2為例說明分析方法；

所述風(fēng)電場1和所述風(fēng)電場2滿足下列兩個關(guān)系式5和式6時，表示兩個風(fēng)電場的大多數(shù)部分在同樣的風(fēng)電場群風(fēng)流場線上。

當(dāng)風(fēng)電場1和風(fēng)電場2的數(shù)據(jù)同時滿足上面兩式(5)和(6)時，將兩者的關(guān)系記錄在場風(fēng)向關(guān)系表中；若不能同時滿足上述公式(5)和(6)時，則再對風(fēng)電場1和風(fēng)電場3的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，依次類推，直到滿足要求為止。

步驟4，確認(rèn)風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向關(guān)系。

通過上述上述步驟3中的方法對風(fēng)電場群中的風(fēng)電場進(jìn)行逐風(fēng)電場的分析，可以得到一張較為完整的表示風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向關(guān)系的表。這一張表可以顯示出風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)的大致流向，即確認(rèn)了風(fēng)電場群內(nèi)部風(fēng)向場。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。