專利名稱：比較風(fēng)電機組布置優(yōu)劣的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)電機組設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種比較風(fēng)電機組布置優(yōu)劣的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
中國風(fēng)電場分布較廣，西至青海、新疆幾百兆瓦級別的大型風(fēng)電場，東至上海洋山港東海大橋海上風(fēng)電場，南至廣東幾十兆瓦小型風(fēng)電場，北至內(nèi)蒙古的千萬千瓦大型風(fēng)電基地。不同區(qū)域地理特征、氣候條件各不相同，風(fēng)資源條件差異較大。工程設(shè)計中常用“風(fēng)電場年等效滿負荷小時數(shù)”和“風(fēng)電場容量系數(shù)”等性能參數(shù)反映地區(qū)風(fēng)能資源的特性。在風(fēng)電場設(shè)計中可采用上述性能參數(shù)比較多個風(fēng)電場的風(fēng)電機組布置優(yōu)劣，但這種比較并不具有自動、實時的特點，而是人工進行，從而浪費人力物力。也就是說，不存在系統(tǒng)化的比較裝置，為設(shè)計人員提供風(fēng)電場設(shè)計的參考。并且，如果統(tǒng)一采用上述兩個參數(shù)來比較風(fēng)電場的設(shè)計水平，則會出現(xiàn)風(fēng)資源條件好的地方上述指標客觀偏高的情況，從而得出風(fēng)資源越豐富的地區(qū)其風(fēng)電場設(shè)計水平越高。該比較方法顯然不能真實體現(xiàn)設(shè)計工作的價值和充分反映設(shè)計技術(shù)對工程的影響，而且實踐證明與實際情況也不符。影響風(fēng)電場發(fā)電量 的主要因素是:風(fēng)能資源情況與風(fēng)電機組的選型和布置。對于一個特定的場址，其風(fēng)能資源情況是無法改變的固有條件，嚴格按照設(shè)計規(guī)程和通用的技術(shù)手段完成風(fēng)資源評估利用設(shè)計應(yīng)該不會出現(xiàn)較大的差異，而真正體現(xiàn)設(shè)計水平和技術(shù)能力，同時對風(fēng)電場設(shè)計水平有直接影響的工作是風(fēng)電機組的選型和布置方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對不同風(fēng)資源條件的風(fēng)電場建立一種自動比較風(fēng)電機組布置優(yōu)劣的綜合系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)中比較風(fēng)電機組布置與現(xiàn)實不符的問題，實現(xiàn)對多個風(fēng)電場風(fēng)電機組布置的自動比較，以指導(dǎo)設(shè)計人員對風(fēng)電機組布置進行實時優(yōu)化。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提出一種比較風(fēng)電機組布置優(yōu)劣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:與多個風(fēng)電場中每個風(fēng)電場對應(yīng)的上風(fēng)向測風(fēng)塔、下風(fēng)向測風(fēng)塔、風(fēng)電機組側(cè)發(fā)電量采集器以及風(fēng)電場升壓站主變壓器低壓側(cè)發(fā)電量采集器；與所述上風(fēng)向測風(fēng)塔、下風(fēng)向測風(fēng)塔、風(fēng)電機組側(cè)發(fā)電量采集器以及風(fēng)電場升壓站主變壓器低壓側(cè)發(fā)電量采集器相連的綜合應(yīng)用服務(wù)器；定時器，與所述綜合應(yīng)用服務(wù)器相連。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中，所述上風(fēng)向測風(fēng)塔用于測量風(fēng)電場自由來流風(fēng)速U00 ;所述下風(fēng)向測風(fēng)塔用于測量風(fēng)電場經(jīng)過風(fēng)電機組后下游的風(fēng)速u ;所述風(fēng)電機組側(cè)發(fā)電量采集器用于采集風(fēng)電機組出口的發(fā)電量E1 ;所述風(fēng)電場升壓站主變壓器低壓側(cè)發(fā)電量采集器用于采集通過風(fēng)電場集電線路進入升壓站主變壓器低壓側(cè)的風(fēng)電場發(fā)電量E2。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中，所述上風(fēng)向測風(fēng)塔和下風(fēng)向測風(fēng)塔用于采集風(fēng)電場完整一年的逐時風(fēng)速信息并將所述逐時風(fēng)速信息發(fā)送給綜合應(yīng)用服務(wù)器；所述綜合應(yīng)用服務(wù)器用于接收所述逐時風(fēng)速信息，計算風(fēng)電場的尾流折減系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述風(fēng)電機組側(cè)發(fā)電量采集器和風(fēng)電場升壓站主變壓器低壓側(cè)發(fā)電量采集器用于采集風(fēng)電場完整一年的逐時發(fā)電量信息并將所述逐時發(fā)電量信息發(fā)送給綜合應(yīng)用服務(wù)器；所述綜合應(yīng)用服務(wù)器用于接收所述逐時發(fā)電量信息，計算風(fēng)電場集電線路的線損折減系數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，綜合應(yīng)用服務(wù)器還用于根據(jù)所述尾流折減系數(shù)和線損折減系數(shù)，計算風(fēng)電場完整一年的風(fēng)電機組布置系數(shù)；以及將與所述多個風(fēng)電場相應(yīng)的多個風(fēng)電機組布置系數(shù)排序和歸一化，獲得風(fēng)電機組布置分值，將所述風(fēng)電機組布置分值反饋給每個風(fēng)電場。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述定時器用于向綜合應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送定時信號；所述綜合應(yīng)用服務(wù)器用于收到所述定時信號后，向上風(fēng)向測風(fēng)塔和下風(fēng)向測風(fēng)塔請求逐時風(fēng)速信息以及向風(fēng)電機組側(cè)發(fā)電量采集器和風(fēng)電場升壓站主變壓器低壓側(cè)發(fā)電量采集器請求逐時發(fā)電量信息。本發(fā)明還提出了一種比較風(fēng)電機組布置優(yōu)劣的方法，所述方法包括:步驟一，接收定時信號，基于定時信號向多個風(fēng)電場中每個風(fēng)電場的上風(fēng)向測風(fēng)塔和下風(fēng)向測風(fēng)塔請求逐時風(fēng)速信息以及向每個風(fēng)電場的風(fēng)電機組側(cè)發(fā)電量采集器和風(fēng)電場升壓站主變壓器低壓側(cè)發(fā)電量采集器請求逐時發(fā)電量信息；步驟二，接收所述逐時風(fēng)速信息和所述逐時發(fā)電量信息；步驟三，根據(jù)所述逐時風(fēng)速信息，計算風(fēng)電場的尾流折減系數(shù)；步驟四，根據(jù)所述逐時發(fā)電量信息，計算風(fēng)電場的線損折減系數(shù)；步驟五，根據(jù)尾流折減系數(shù)和線損折減系數(shù)，計算完整一年的風(fēng)電機組布置系數(shù)；步驟六，對多個風(fēng)電場的多個風(fēng)電機組布置系數(shù)排序，將排序結(jié)果發(fā)送至所述多個風(fēng)電場的每一個。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述逐時風(fēng)速信息包括由上風(fēng)向測風(fēng)塔采集的逐時風(fēng)電場自由來流風(fēng)速U00⑴和由下風(fēng)向測風(fēng)塔采集的逐時風(fēng)電場經(jīng)過風(fēng)電機組后下游的風(fēng)速u(i);其中i表示具體時刻；以及，通過下式計算尾流折減系數(shù)Cwake:
權(quán)利要求
1.一種比較風(fēng)電機組布置優(yōu)劣的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 與多個風(fēng)電場中每個風(fēng)電場對應(yīng)的上風(fēng)向測風(fēng)塔、下風(fēng)向測風(fēng)塔、風(fēng)電機組側(cè)發(fā)電量采集器以及風(fēng)電場升壓站主變壓器低壓側(cè)發(fā)電量采集器； 與所述上風(fēng)向測風(fēng)塔、下風(fēng)向測風(fēng)塔、風(fēng)電機組側(cè)發(fā)電量采集器以及風(fēng)電場升壓站主變壓器低壓側(cè)發(fā)電量采集器相連的綜合應(yīng)用服務(wù)器； 定時器，與所述綜合應(yīng)用服務(wù)器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述上風(fēng)向測風(fēng)塔用于測量風(fēng)電場自由來流風(fēng)速U^ ； 所述下風(fēng)向測風(fēng)塔用于測量風(fēng)電場經(jīng)過風(fēng)電機組后下游的風(fēng)速u ； 所述風(fēng)電機組側(cè)發(fā)電量采集器用于采集風(fēng)電機組出口的發(fā)電量E1 ; 所述風(fēng)電場升壓站主變壓器低壓側(cè)發(fā)電量采集器用于采集通過風(fēng)電場集電線路進入升壓站主變壓器低壓側(cè)的風(fēng)電場發(fā)電量E2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述上風(fēng)向 測風(fēng)塔和下風(fēng)向測風(fēng)塔用于采集風(fēng)電場完整一年的逐時風(fēng)速信息并將所述逐時風(fēng)速信息發(fā)送給綜合應(yīng)用服務(wù)器； 所述綜合應(yīng)用服務(wù)器用于接收所述逐時風(fēng)速信息，計算風(fēng)電場的尾流折減系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于: 所述風(fēng)電機組側(cè)發(fā)電量采集器和風(fēng)電場升壓站主變壓器低壓側(cè)發(fā)電量采集器用于采集風(fēng)電場完整一年的逐時發(fā)電量信息并將所述逐時發(fā)電量信息發(fā)送給綜合應(yīng)用服務(wù)器； 所述綜合應(yīng)用服務(wù)器用于接收所述逐時發(fā)電量信息，計算風(fēng)電場集電線路的線損折減系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于: 綜合應(yīng)用服務(wù)器還用于根據(jù)所述尾流折減系數(shù)和線損折減系數(shù)，計算風(fēng)電場完整一年的風(fēng)電機組布置系數(shù)；以及將與所述多個風(fēng)電場相應(yīng)的多個風(fēng)電機組布置系數(shù)排序和歸一化，獲得風(fēng)電機組布置分值，將所述風(fēng)電機組布置分值反饋給每個風(fēng)電場。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于: 所述定時器用于向綜合應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送定時信號； 所述綜合應(yīng)用服務(wù)器用于收到所述定時信號后，向上風(fēng)向測風(fēng)塔和下風(fēng)向測風(fēng)塔請求逐時風(fēng)速信息以及向風(fēng)電機組側(cè)發(fā)電量采集器和風(fēng)電場升壓站主變壓器低壓側(cè)發(fā)電量采集器請求逐時發(fā)電量信息。
7.—種比較風(fēng)電機組布置優(yōu)劣的方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟一，接收定時信號，基于定時信號向多個風(fēng)電場中每個風(fēng)電場的上風(fēng)向測風(fēng)塔和下風(fēng)向測風(fēng)塔請求逐時風(fēng)速信息以及向每個風(fēng)電場的風(fēng)電機組側(cè)發(fā)電量采集器和風(fēng)電場升壓站主變壓器低壓側(cè)發(fā)電量采集器請求逐時發(fā)電量信息； 步驟二，接收所述逐時風(fēng)速信息和所述逐時發(fā)電量信息； 步驟三，根據(jù)所述逐時風(fēng)速信息，計算風(fēng)電場的尾流折減系數(shù)； 步驟四，根據(jù)所述逐時發(fā)電量信息，計算風(fēng)電場的線損折減系數(shù)； 步驟五，根據(jù)尾流折減系數(shù)和線損折減系數(shù)，計算完整一年的風(fēng)電機組布置系數(shù)； 步驟六，對多個風(fēng)電場的多個風(fēng)電機組布置系數(shù)排序，將排序結(jié)果發(fā)送至所述多個風(fēng)電場的每一個。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于: 所述逐時風(fēng)速信息包括由上風(fēng)向測風(fēng)塔采集的逐時風(fēng)電場自由來流風(fēng)速U00 (i)和由下風(fēng)向測風(fēng)塔采集的逐時風(fēng)電場經(jīng)過風(fēng)電機組后下游的風(fēng)速u(i);其中i表示具體時刻；以及，通過下式計算尾流折減系數(shù)Cwak6:
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于: 所述逐時發(fā)電量信息包括由風(fēng)電機組側(cè)發(fā)電量采集器采集的逐時風(fēng)電機組出口的發(fā)電量E1 (i)和風(fēng)電場升壓站主變壓器低壓側(cè)發(fā)電量采集器采集的逐時通過風(fēng)電場集電線路進入升壓站主變壓器低壓側(cè)的風(fēng)電場發(fā)電量E2 (i)，其中i表示具體時刻；以及，通過下式計算線損折減系數(shù)Eltjss:
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于: 所述步驟五包括計算逐時的風(fēng)電機組布置系數(shù)，根據(jù)下述公式計算:
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟六包括: 對與每個風(fēng)電場相應(yīng)的風(fēng)電機組布置系數(shù)進行排序和歸一化處理，通過分別計算不同風(fēng)電場的風(fēng)電機組布置系數(shù)，將最大值作為參考值，其他數(shù)值除以參考值，進行歸一化處理，以得到不同風(fēng)電場的風(fēng)電機組布置分值，將不同風(fēng)電場的風(fēng)電機組布置分值反饋給每個風(fēng)電場。
全文摘要
提出了一種比較風(fēng)電機組布置優(yōu)劣的系統(tǒng)和方法，屬于風(fēng)電場設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括與多個風(fēng)電場中每個風(fēng)電場對應(yīng)的上風(fēng)向測風(fēng)塔、下風(fēng)向測風(fēng)塔、風(fēng)電機組側(cè)發(fā)電量采集器以及風(fēng)電場升壓站主變壓器低壓側(cè)發(fā)電量采集器；與所述上風(fēng)向測風(fēng)塔、下風(fēng)向測風(fēng)塔、風(fēng)電機組側(cè)發(fā)電量采集器以及風(fēng)電場升壓站主變壓器低壓側(cè)發(fā)電量采集器相連的綜合應(yīng)用服務(wù)器；定時器，與所述綜合應(yīng)用服務(wù)器相連。本系統(tǒng)和方法解決了不能自動比較風(fēng)電機組布置并且比較結(jié)果與現(xiàn)實不符等問題。
文檔編號H02J13/00GK103236741SQ20131013399
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者彭懷午, 劉豐, 孫立新 申請人:內(nèi)蒙古電力勘測設(shè)計院