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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种考虑大气稳定度的风力机尾流速度和湍流强度的预测方法，包括：获取入流风资源信息和风电机组特征参数；基于入流风资源信息和风电机组特征参数，计算处于不同稳定度条件下的风力机尾流区流向任一截面位置处的尾流半径rwx，确定尾流影响范围；考虑大气稳定度因素影响下的风切变效应，计算入流风初始的流向速度分布廓线U0z和湍流强度分布廓线I0z；基于双峰分布函数，计算处于不同稳定度条件下的风力机尾流区域任一位置的速度Uwx,y,z；计算处于不同稳定度条件下的风力机尾流区域任一位置的湍流强度Iwx,y,z。本发明能够解决现有尾流模型对不同时间和空间条件下实际复杂风况的考量有所欠缺的问题。

主权项：1.一种考虑大气稳定度的风力机尾流速度和湍流强度的预测方法，其特征在于，所述预测方法包括以下步骤：步骤1：获取入流风资源信息和风电机组特征参数；步骤2：基于入流风资源信息和风电机组特征参数，计算处于不同稳定度条件下的风力机尾流区流向任一截面位置处的尾流半径rwx，确定尾流影响范围；步骤3：考虑大气稳定度因素影响下的风切变效应，计算入流风初始的流向速度分布廓线U0z和湍流强度分布廓线I0z；步骤4：基于双峰分布函数，计算处于不同稳定度条件下的风力机尾流区域任一位置的速度Uwx,y,z，其中，x为风力机下游任一位置与风轮所在位置的流向距离，y、z分别为横风向和垂直向的坐标；步骤4具体包括以下子步骤：步骤4.1：基于尾流半径rwx和入流风初始的流向速度分布廓线U0z，计算处于不同稳定度条件下的风力机尾流区不同下游距离不同高度的横风向平均尾流速度u*x,z；步骤4.2：基于双峰分布函数计算尾流区任一位置x,y,z处的尾流亏损Δux,y,z；步骤4.3：基于入流风初始的流向速度分布廓线U0z和尾流亏损Δux,y,z，计算风力机尾流区任一位置x,y,z处的流向速度Uwx,y,z；步骤5：计算处于不同稳定度条件下的风力机尾流区域任一位置的湍流强度Iwx,y,z；具体包括以下子步骤：步骤5.1：计算风力机尾流区流向任一截面位置处尾流效应产生的最大附加湍流强度Iadd,maxx；步骤5.2：计算尾流区x,y,z位置的附加湍流强度Iaddx,y,z，并基于抑制湍流强度ΔIx,y,z修正附加湍流强度在垂直方向上的不对称性；步骤5.3：基于入流的流向湍流强度I0z和附加湍流强度Iaddx,y,z及抑制湍流强度ΔIx,y,z，计算风力机尾流任一位置x,y,z处的流向湍流强度Iwx,y,z；步骤1中，入流风资源信息和风电机组特征参数包括：风力机拟安装位置的局地地貌等级、表征大气稳定度的莫宁-奥布霍夫长度L、风力机轮毂高度位置的入流风速UH和湍流强度IH、来流湍流风流向速度的垂直分布、风力机风轮直径D和轮毂高度zH、推力系数曲线Ct；步骤2中，处于不同稳定度条件下的风力机尾流半径rwx的计算公式为： 式中，rd为风轮半径，x为风力机下游任一位置与风轮所在位置的流向距离；步骤3中，通过地表粗糙度z0计算对数型风廓线： 式中，ΨM为大气稳定度修正项，根据大气稳定度情况基于以下表达式得到： 式中，L为表征大气稳定度的莫宁-奥布霍夫长度，zH为轮毂高度，UH和IH分别为风力机轮毂高度位置的入流风速和湍流强度；步骤4进一步包括：步骤4.1，采用基于Jensen模型改进的横向平均尾流速度公式u*x,z： 式中，rwx为对应下游x位置的尾流半径，rd为风轮半径；a为风力机轴流诱导因子，与风力机的推力系数Ct相关，计算公式为： δu是使得横风向平均尾流速度模型适用于整个尾流全范围的修正项，其计算公式为：δu＝-0.1·lnxD+1.3；步骤4.2，将尾流区的速度亏损Δux,y,z分为尾流中心周围对称的两个单峰型速度亏损的叠加：Δux,y,z＝Δu1+Δu2；对称的两个单峰型速度亏损Δu1和Δu2通过以下公式计算： 式中，θ为单峰亏损中心与尾流中心之间的距离；为计算点位与尾流中心x,yC,zH之间的径向距离；r′w为单峰亏损的半径，其计算公式为：r′w＝rwx-θ＝rwx-0.6rd；K和A为单峰分布模型的参数，其值分别为： 步骤4.3，处于不同稳定度条件下的风力机尾流区流向速度Uwx,y,z的计算公式为：Uwx,y,z＝U0z-Δux,y,z；步骤5进一步包括：步骤5.1：计算风力机尾流区流向任一截面位置处尾流效应产生的最大附加湍流强度Iadd,maxx： 步骤5.2：计算尾流区x,y,z位置的附加湍流强度Iaddx,y,z，并基于抑制湍流强度ΔIx,y,z修正附加湍流强度在垂直方向上的不对称性；附加湍流强度Iaddx,y,z的计算公式为： 抑制湍流强度ΔIx,y,z的计算公式为： 步骤5.3：基于入流的流向湍流强度I0z、附加湍流强度Iaddx,y,z及抑制湍流强度ΔIx,y,z，计算风力机尾流任一位置x,y,z处的流向湍流强度Iwx,y,z；处于不同稳定度条件下的风力机尾流区流向湍流强度Iwx,y,z的计算公式为：

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