優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]圖1示出了所述高海拔山地風(fēng)電場(chǎng)提高風(fēng)能利用率的方法的示意圖。如圖1所示，已建或在建高海拔山地風(fēng)電場(chǎng)的水平軸風(fēng)機(jī)之間新增垂直軸風(fēng)機(jī)以利用風(fēng)電場(chǎng)未利用的風(fēng)能資源。
[0028]圖2示出了所述高海拔山地風(fēng)電場(chǎng)提高風(fēng)能利用率的方法的流程圖。如圖2所示，本發(fā)明提出的高海拔山地風(fēng)電場(chǎng)提高風(fēng)能利用率的方法包括:輸入原始數(shù)據(jù)、機(jī)組選型、機(jī)型篩選、機(jī)型優(yōu)選、輪轂高度優(yōu)化和機(jī)位尋優(yōu)六個(gè)步驟。具體地，
[0029]步驟S1:輸入原始數(shù)據(jù)，即對(duì)擬優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，主要包括(a)測(cè)風(fēng)塔信息:經(jīng)瑋度坐標(biāo)、海拔高度、各測(cè)風(fēng)高度的風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓和氣溫等長(zhǎng)序列實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)等；(b)已安裝水平軸風(fēng)機(jī)信息:經(jīng)瑋度坐標(biāo)、海拔高度、實(shí)測(cè)風(fēng)速和風(fēng)向的長(zhǎng)序列數(shù)據(jù)、功率曲線、推力系數(shù)曲線以及實(shí)際發(fā)電量序列數(shù)據(jù)等；
[0030]步驟S2:機(jī)組選型，通過(guò)理論發(fā)電量計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比優(yōu)選4種垂直軸機(jī)型。根據(jù)輸入的測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)和水平軸風(fēng)機(jī)的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，采用專業(yè)的CFD軟件模擬該風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各高度處的風(fēng)能資源分布。在不考慮風(fēng)機(jī)排布的基礎(chǔ)上通過(guò)Weibull分布對(duì)擬選機(jī)型計(jì)算理論發(fā)電量，并結(jié)合市場(chǎng)報(bào)價(jià)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，挑選出4種垂直軸機(jī)型；
[0031]步驟S3:機(jī)型篩選，以初擬機(jī)位對(duì)垂直軸風(fēng)機(jī)和水平軸風(fēng)機(jī)進(jìn)行三維干涉分析，去除不滿足安全性要求的垂直軸機(jī)型；所謂初擬機(jī)位即機(jī)位優(yōu)化的初始點(diǎn)，可設(shè)置不同的初選規(guī)則，優(yōu)選為臨近兩臺(tái)水平軸風(fēng)機(jī)機(jī)位連線的中垂面與山脊的交點(diǎn)。若該交點(diǎn)上風(fēng)向上存在明顯遮擋，可人工進(jìn)行調(diào)整。步驟3是對(duì)步驟2中初選的機(jī)型進(jìn)行安全性驗(yàn)證，即在擬選機(jī)位上對(duì)垂直軸風(fēng)機(jī)和原有水平軸進(jìn)行三維干涉分析，確保水平軸風(fēng)機(jī)在360度偏航過(guò)程中與垂直軸風(fēng)機(jī)不僅不發(fā)生碰撞，還需留有一定的安全距離，該安全距離可根據(jù)實(shí)際地形地貌和風(fēng)資源分布而設(shè)定；
[0032]步驟S4:機(jī)型優(yōu)選，在初擬機(jī)位上采用專業(yè)軟件對(duì)所選機(jī)型進(jìn)行發(fā)電量計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，確定最優(yōu)垂直軸機(jī)型；
[0033]步驟S5:輪轂高度優(yōu)化，采用專業(yè)軟件計(jì)算最優(yōu)機(jī)型在不同輪轂高度下的發(fā)電量，同時(shí)進(jìn)行三維干涉分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，確定最優(yōu)輪轂高度；
[0034]步驟S6:機(jī)位尋優(yōu)，在初擬機(jī)位兩側(cè)的求解域內(nèi)搜索，在滿足安全性的前提下，以發(fā)電量最大為目標(biāo)求解最優(yōu)解，確定最終機(jī)位。前已述及，初擬機(jī)位僅為機(jī)位尋優(yōu)的初始點(diǎn)，而該初始點(diǎn)機(jī)位的發(fā)電量不一定是最大的，為保證取得最大經(jīng)濟(jì)效益，需要在該初始點(diǎn)左右兩側(cè)的求解域(以兩側(cè)原有水平軸機(jī)位為邊界)進(jìn)行優(yōu)化求解，以獲得最優(yōu)機(jī)位。
[0035]見(jiàn)圖3，本發(fā)明中使用高海拔山地風(fēng)電場(chǎng)提高風(fēng)能利用率的方法的系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)輸入模塊1、機(jī)型數(shù)據(jù)庫(kù)2、機(jī)位機(jī)型優(yōu)選模塊3、數(shù)據(jù)輸出模塊4。下面，對(duì)上述各個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0036]數(shù)據(jù)輸入模塊1，用于輸入風(fēng)電場(chǎng)工程的各項(xiàng)原始數(shù)據(jù)，這些參數(shù)的輸入可按固定的格式導(dǎo)入也可在人機(jī)交互界面中手工輸入；
[0037]機(jī)型數(shù)據(jù)庫(kù)2，存儲(chǔ)業(yè)界各種垂直軸風(fēng)電機(jī)組的功率曲線、推力系數(shù)曲線、市場(chǎng)價(jià)格等設(shè)備參數(shù)；
[0038]機(jī)位機(jī)型優(yōu)選模塊3，在機(jī)型數(shù)據(jù)庫(kù)2中選擇最優(yōu)機(jī)型并在機(jī)位求解域中尋找最優(yōu)機(jī)位，具體的設(shè)計(jì)流程和方法前已述及，在此不做贅述。該模塊設(shè)計(jì)有與專業(yè)的發(fā)電量計(jì)算軟件和三維分析軟件的交互接口。
[0039]數(shù)據(jù)輸出模塊4，用于計(jì)算結(jié)果的整理和輸出，可按照固定的格式輸出分析報(bào)告，也提供有允許人工輸入和修改的交互接口。
[0040]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述的實(shí)施方式僅為示例性的而已，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高海拔山地風(fēng)電場(chǎng)提高風(fēng)能利用率的方法，其特征在于:該方法采用垂直軸風(fēng)機(jī)和水平軸風(fēng)機(jī)混裝以提高風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能利用率，具體步驟為: 51:輸入原始數(shù)據(jù)，即對(duì)擬優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入 主要包括:A.測(cè)風(fēng)塔信息:經(jīng)瑋度坐標(biāo)、海拔高度、各測(cè)風(fēng)高度的風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓和氣溫等長(zhǎng)序列實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)已安裝水平軸風(fēng)機(jī)信息:經(jīng)瑋度坐標(biāo)、海拔高度、實(shí)測(cè)風(fēng)速和風(fēng)向的長(zhǎng)序列數(shù)據(jù)、功率曲線、推力系數(shù)曲線以及實(shí)際發(fā)電量序列數(shù)據(jù)； 52:機(jī)組選型，通過(guò)理論發(fā)電量計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比優(yōu)選4種垂直軸機(jī)型 根據(jù)輸入的測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)和水平軸風(fēng)機(jī)的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，采用專業(yè)的CFD軟件模擬該風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各高度處的風(fēng)能資源分布；在不考慮風(fēng)機(jī)排布的基礎(chǔ)上通過(guò)Weibull分布對(duì)擬選機(jī)型計(jì)算理論發(fā)電量，并結(jié)合市場(chǎng)報(bào)價(jià)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，挑選出4種垂直軸機(jī)型； 53:機(jī)型篩選，以初擬機(jī)位對(duì)垂直軸風(fēng)機(jī)和水平軸風(fēng)機(jī)進(jìn)行三維干涉分析，去除不滿足安全性要求的垂直軸機(jī)型； 初擬機(jī)位的選擇可設(shè)置不同的初選規(guī)則，例如初選臨近兩臺(tái)水平軸風(fēng)機(jī)機(jī)位連線的中垂面與山脊的交點(diǎn)；若該交點(diǎn)上風(fēng)向上存在明顯遮擋，則人工進(jìn)行調(diào)整； S4:機(jī)型優(yōu)選，在初擬機(jī)位上采用專業(yè)軟件對(duì)所選機(jī)型進(jìn)行發(fā)電量計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，確定最優(yōu)垂直軸機(jī)型； 55:輪轂高度優(yōu)化，采用專業(yè)軟件計(jì)算最優(yōu)機(jī)型在不同輪轂高度下的發(fā)電量，同時(shí)進(jìn)行三維干涉分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，確定最優(yōu)輪轂高度； 56:機(jī)位尋優(yōu)，在初擬機(jī)位兩側(cè)的求解域內(nèi)搜索，在滿足安全性的前提下，以發(fā)電量最大為目標(biāo)求解最優(yōu)解，確定最終機(jī)位。2.使用權(quán)利要求1所述的一種高海拔山地風(fēng)電場(chǎng)提高風(fēng)能利用率的方法的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括:用于輸入風(fēng)電場(chǎng)工程的各項(xiàng)原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸入模塊(1)，存儲(chǔ)業(yè)界各種垂直軸風(fēng)電機(jī)組的功率曲線、推力系數(shù)曲線和市場(chǎng)價(jià)格這些設(shè)備參數(shù)的機(jī)型數(shù)據(jù)庫(kù)(2)，在機(jī)型數(shù)據(jù)庫(kù)(2)中選擇最優(yōu)機(jī)型并在機(jī)位求解域中尋找最優(yōu)機(jī)位的機(jī)位機(jī)型優(yōu)選模塊(3)，還有用于計(jì)算結(jié)果的整理和輸出的數(shù)據(jù)輸出模塊(4)。3.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高海拔山地風(fēng)電場(chǎng)提高風(fēng)能利用率的系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù)輸入模塊⑴中參數(shù)的輸入方式有兩種:A、按固定的格式導(dǎo)入，B、在系統(tǒng)上設(shè)的人機(jī)交互界面手工輸入。
【專利摘要】本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高海拔山地風(fēng)電場(chǎng)提高風(fēng)能利用率的方法及其系統(tǒng)。該方法采用垂直軸風(fēng)機(jī)和水平軸風(fēng)機(jī)混裝以提高風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能利用率，尤其適用于已建或在建高海拔山地風(fēng)電場(chǎng)的技術(shù)改造，可有效提高高海拔山地風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能利用率，進(jìn)而提高風(fēng)電場(chǎng)工程的環(huán)保效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益；該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)輸入模塊1、機(jī)型數(shù)據(jù)庫(kù)2、機(jī)位機(jī)型優(yōu)選模塊3和數(shù)據(jù)輸出模塊4。
【IPC分類】G06Q50/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105354766
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510808863
【發(fā)明人】寧德正, 汪玉華, 付劍波, 張懷孔, 朱向東, 范守元, 黃勁明, 李舟, 楊祖照, 張亞軍, 張?chǎng)? 金鈺磊, 姚凱旋, 仝旭波, 施宏, 尹鴻儒, 黎瀟
【申請(qǐng)人】中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)云南省電力設(shè)計(jì)院有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年11月20日