CN107315855B - 风电场湍流优化方法及系统 - Google Patents

风电场湍流优化方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107315855B
CN107315855B CN201710391281.1A CN201710391281A CN107315855B CN 107315855 B CN107315855 B CN 107315855B CN 201710391281 A CN201710391281 A CN 201710391281A CN 107315855 B CN107315855 B CN 107315855B
Authority
CN
China
Prior art keywords
turbulence
data
wind
power plant
cfd
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710391281.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107315855A (zh
Inventor
薛宇
刘燕
王虎
唐宏芬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Datang Corp Science and Technology Research Institute Co Ltd
Original Assignee
China Datang Corp Science and Technology Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Datang Corp Science and Technology Research Institute Co Ltd filed Critical China Datang Corp Science and Technology Research Institute Co Ltd
Priority to CN201710391281.1A priority Critical patent/CN107315855B/zh
Publication of CN107315855A publication Critical patent/CN107315855A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107315855B publication Critical patent/CN107315855B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/06—Power analysis or power optimisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明属于风电技术领域，尤其涉及一种风电场湍流优化方法及系统，其中，该方法包括：基于CFD流场分析，获取风力机安装位置前方预定距离内主要来流方向的湍流强度数据；基于获取的湍流强度数据及风电场测量数据，分析确定利用网眼导流优化湍流的导流风栅网位置及导流高度。本发明利用网眼导流方案，优化了风电场气流，降低了湍流强度，减小了风力机由于湍流使风力机剧烈振动，造成的部件损伤及齿轮箱、叶片疲劳失效，提高了风力机运行的安全性。

Description

风电场湍流优化方法及系统
技术领域
本发明属于风电技术领域，尤其涉及一种风电场湍流优化方法及系统。
背景技术
风电场由于地形复杂，地势不平坦，造成地表面粗糙度大，加之地形山沟陡崖，造成大湍流。湍流使风力机剧烈振动，随着时间的积累，造成部件损伤及齿轮箱、叶片疲劳失效，因此，亟需一种风电场湍流优化方案。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于CFD(计算流体动力学)的电场湍流优化方法及系统，优化风电场气流，降低湍流强度。
本发明提供了一种风电场湍流优化方法，包括：
基于CFD流场分析，获取风力机安装位置前方预定距离内主要来流方向的湍流强度数据；
基于获取的湍流强度数据及风电场测量数据，分析确定利用网眼导流优化湍流的导流风栅网位置及导流高度。
进一步地，导流风删网为鱼网形导流结构，网眼形状为三角形、菱形、正方形、多边形中的一种；导流风删网布置于风力机安装位置前方，导流风删网的安装位置和高度基于CFD流场计算数据，结合风电场测量数据确定；其中，风电场测量数据包括测风塔数据及激光雷达测风数据。
进一步地，基于CFD流场分析获取风力机安装位置前方预定距离内主要来流方向的湍流强度数据包括：
建立风电场模型，用于CFD计算；
在CFD求解器中进行流场求解，分析湍流强度，获取湍流强度数据。
进一步地，建立风电场模型具体包括：
利用风电场区域的地形轮廓线数据，导入sketchup软件，精简数据，删除不需要的数据信息，利用其沙盒功能，将等高轮廓线数据转换成面数据；
输出sketchup格式文件到rhinoceros软件，利用扫描表面为实体功能，将面网格数据转化为实体表面，输出标准ACIS文件；
输出的标准格式文件导入CFD前处理软件制作可用于CFD计算的网格文件。
本发明还提供了一种风电场湍流优化系统，包括湍流优化分析平台及湍流优化装置，湍流优化分析平台用于基于CFD流场分析确定利用网眼导流优化湍流的导流位置及导流高度，湍流优化装置基于湍流优化分析平台确定的导流位置及导流高度布置于风力机安装位置前方用于降低湍流强度。
进一步地，该湍流优化分析平台包括：
获取模块，用于基于CFD流场分析，获取风力机安装位置前方预定距离内主要来流方向的湍流强度数据；
分析模块，用于基于获取的湍流强度数据及风电场测量数据，分析确定利用网眼导流优化湍流的导流位置及导流高度。
进一步地，该湍流优化装置包括用于竖直布置于风力机安装位置前方的鱼网形导流装置。
进一步地，该鱼网形导流装置的网眼形状为三角形、菱形、正方形、多边形中的一种。
进一步地，该鱼网形导流装置由具有抗腐蚀能力的塑料或金属材料制成。
借由上述方案，通过风电场湍流优化方法及系统，利用网眼导流方案，优化了风电场气流，降低了湍流强度，减小了风力机由于湍流使风力机剧烈振动，造成的部件损伤及齿轮箱、叶片疲劳失效，提高了风力机运行的安全性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明风电场湍流优化方法一实施例的流程图；
图2是本发明风电场湍流优化系统湍流优化分析平台一实施例的结构框图；
图3是本发明风电场湍流优化系统鱼网形导流装置一实施例的结构示意图；
图4是本发明风电场湍流优化系统湍流优化装置的布置图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参图1所示，本实施例提供了一种风电场湍流优化方法，包括：
步骤S1，基于CFD流场分析，获取风力机安装位置前方预定距离内主要来流方向的湍流强度数据；
步骤S2，基于获取的湍流强度数据及风电场测量数据，分析确定利用网眼导流优化湍流的导流风栅网位置及导流高度。
在本实施例中，导流风删网采用鱼网形导流结构，网眼形状为三角形、菱形、正方形、多边形中的一种；导流风删网布置于风力机安装位置前方，导流风删网的安装位置和高度基于CFD流场计算数据，结合风电场测量数据确定；其中，风电场测量数据包括测风塔数据及激光雷达测风数据。通过采用上述几何形状、位置、高度的鱼网形导流结构，能够最有效地降低湍流度。
在本实施例中，基于CFD流场分析获取风力机安装位置前方预定距离内主要来流方向的湍流强度数据包括：
建立风电场模型，用于CFD计算；
在CFD求解器中进行流场求解，分析湍流强度，获取湍流强度数据。
在本实施例中，建立风电场模型具体包括：
利用风电场区域的地形轮廓线数据，导入sketchup软件，精简数据，删除不需要的数据信息，利用其沙盒功能，将等高轮廓线数据转换成面数据；
输出sketchup格式文件到rhinoceros软件，利用扫描表面为实体功能，将面网格数据转化为实体表面，输出标准ACIS文件；
输出的标准格式文件导入CFD前处理软件制作可用于CFD计算的网格文件。
本实施例还提供了一种风电场湍流优化系统，包括湍流优化分析平台及湍流优化装置，湍流优化分析平台用于基于CFD流场分析确定利用网眼导流优化湍流的导流位置及导流高度，湍流优化装置基于湍流优化分析平台确定的导流位置及导流高度布置于风力机安装位置前方用于降低湍流强度。
参图2所示，该湍流优化分析平台包括：
获取模块10，用于基于CFD流场分析，获取风力机安装位置前方预定距离内主要来流方向的湍流强度数据；
分析模块20，用于基于获取的湍流强度数据及风电场测量数据，分析确定利用网眼导流优化湍流的导流位置及导流高度。
参图3所示，该湍流优化装置包括用于竖直布置于风力机安装位置前方的鱼网形导流装置1。
在本实施例中，鱼网形导流装置1的网眼形状为三角形、菱形、正方形、多边形中的一种。
在本实施例中，该鱼网形导流装置1可由具有抗腐蚀能力的塑料或金属材料制成。
参图4所示，鱼网形导流装置1竖直布置于风力机2安装位置前方，通过利用网眼导流，优化风电场气流，降低湍流强度，从而减小风力机由于湍流使风力机剧烈振动，造成的部件损伤及齿轮箱、叶片疲劳失效，提高风力机运行的安全性。
本发明的具体实现方案包括：
1、风电场CFD流场分析
建立风电场模型，进行CFD流场计算分析，确定风力机安装位置前方一定距离L和主要来流方向的湍流强度分析。
具体建模及湍流强度分析过程：
a、利用风电场区域的地形轮廓线数据(一般是DXF/DWG格式，即CAD文件)，导入sketchup软件，精简数据，删除不需要的数据信息，比如建筑物、植被、文字标识等信息，然后利用其沙盒功能，将等高轮廓线数据转换成面数据；
b、输出sketchup格式文件(.skt)到rhinoceros软件，利用扫描表面为实体功能，将面网格数据转化为实体表面。输出文件为标准ACIS文件。
c、将输出的标准格式文件导入CFD前处理软件制作可用于CFD计算的网格文件。
d、在CFD求解器中进行流场求解，分析湍流强度。
2、基于CFD流场计算数据，结合风电场测量数据，主要是测风塔数据，或者激光雷达的测风数据，确定需要安装优化装置的位置和高度。
3、安装风场湍流优化装置。气流(湍流)优化装置主要是具有一定厚度的鱼网形导流结构，如图3所示，其中小结构形状可以是三角形、菱形、正方形、多边形等。材料可以是塑料或者金属，要有一定的抗腐蚀能力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种风电场湍流优化方法，其特征在于，包括：
基于CFD流场分析，获取风力机安装位置前方预定距离内主要来流方向的湍流强度数据，包括：
建立风电场模型，用于CFD计算；所述建立风电场模型包括：利用风电场区域的地形轮廓线数据，导入sketchup软件，精简数据，删除不需要的数据信息，利用其沙盒功能，将等高轮廓线数据转换成面数据；输出sketchup格式文件到rhinoceros软件，利用扫描表面为实体功能，将面网格数据转化为实体表面，输出标准ACIS文件；输出的标准格式文件导入CFD前处理软件制作可用于CFD计算的网格文件；
在CFD求解器中进行流场求解，分析湍流强度，获取湍流强度数据；
基于获取的湍流强度数据及风电场测量数据，分析确定利用网眼导流优化湍流的导流风栅网位置及导流高度；其中，所述风电场测量数据包括测风塔数据及激光雷达测风数据。
2.根据权利要求1所述的风电场湍流优化方法，其特征在于，所述导流风栅网为鱼网形导流结构，网眼形状为三角形、菱形、正方形、多边形中的一种；所述导流风栅网布置于风力机安装位置前方，所述导流风栅网的安装位置和高度基于CFD流场计算数据，结合风电场测量数据确定。
3.一种风电场湍流优化系统，其特征在于，包括湍流优化分析平台及湍流优化装置，所述湍流优化分析平台用于基于CFD流场分析确定利用网眼导流优化湍流的导流位置及导流高度，所述湍流优化装置基于湍流优化分析平台确定的导流位置及导流高度布置于风力机安装位置前方用于降低湍流强度；
所述基于CFD流场分析确定利用网眼导流优化湍流的导流位置及导流高度包括：
1)风电场CFD流场分析：
建立风电场模型，进行CFD流场计算分析，确定风力机安装位置前方距离L和主要来流方向的湍流强度分析；
具体建模及湍流强度分析过程：
a、利用风电场区域的地形轮廓线数据，导入sketchup软件，精简数据，删除不需要的数据信息，包括建筑物、植被、文字标识信息，然后利用其沙盒功能，将等高轮廓线数据转换成面数据；
b、输出sketchup格式文件到rhinoceros软件，利用扫描表面为实体功能，将面网格数据转化为实体表面，输出文件为标准ACIS文件；
c、将输出的标准格式文件导入CFD前处理软件制作可用于CFD计算的网格文件；
d、在CFD求解器中进行流场求解，分析湍流强度；
2)基于CFD流场计算数据，结合风电场测量数据，包括测风塔数据，或者激光雷达的测风数据，确定需要安装优化装置的位置和高度。
4.根据权利要求3所述的风电场湍流优化系统，其特征在于，所述湍流优化分析平台包括：
获取模块，用于基于CFD流场分析，获取风力机安装位置前方预定距离内主要来流方向的湍流强度数据；
分析模块，用于基于获取的湍流强度数据及风电场测量数据，分析确定利用网眼导流优化湍流的导流位置及导流高度。
5.根据权利要求4所述的风电场湍流优化系统，其特征在于，所述湍流优化装置包括用于竖直布置于风力机安装位置前方的鱼网形导流装置。
6.根据权利要求5所述的风电场湍流优化系统，其特征在于，所述鱼网形导流装置的网眼形状为三角形、菱形、正方形、多边形中的一种。
7.根据权利要求6所述的风电场湍流优化系统，其特征在于，所述鱼网形导流装置由具有抗腐蚀能力的塑料或金属材料制成。
CN201710391281.1A 2017-05-27 2017-05-27 风电场湍流优化方法及系统 Active CN107315855B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710391281.1A CN107315855B (zh) 2017-05-27 2017-05-27 风电场湍流优化方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710391281.1A CN107315855B (zh) 2017-05-27 2017-05-27 风电场湍流优化方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107315855A CN107315855A (zh) 2017-11-03
CN107315855B true CN107315855B (zh) 2020-11-10

Family

ID=60182245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710391281.1A Active CN107315855B (zh) 2017-05-27 2017-05-27 风电场湍流优化方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107315855B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2569801A (en) * 2017-12-22 2019-07-03 Vestas Wind Sys As Method and apparatus for preventing oscillation at a wind turbine tower
CN108364561B (zh) * 2018-03-09 2023-08-04 华电电力科学研究院有限公司 一种优化微地形以改变风况的试验装置及试验方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103410664A (zh) * 2013-06-06 2013-11-27 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 一种风力机安全状态监测方法和系统
CN103745032A (zh) * 2013-12-18 2014-04-23 华锐风电科技(集团)股份有限公司 风场湍流计算方法及风电场微观选址方法、装置
CN104331621A (zh) * 2014-11-05 2015-02-04 中国大唐集团新能源股份有限公司 一种风资源计算方法
CN104699936A (zh) * 2014-08-18 2015-06-10 沈阳工业大学 基于cfd短期风速预测风电场的扇区管理方法
CN105787239A (zh) * 2014-12-23 2016-07-20 南车株洲电力机车研究所有限公司 风电场湍流强度处理方法及系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2877741B1 (en) * 2012-07-27 2019-04-24 Texas Tech University System System and method for evaluating wind flow fields using remote sensing devices

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103410664A (zh) * 2013-06-06 2013-11-27 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 一种风力机安全状态监测方法和系统
CN103745032A (zh) * 2013-12-18 2014-04-23 华锐风电科技(集团)股份有限公司 风场湍流计算方法及风电场微观选址方法、装置
CN104699936A (zh) * 2014-08-18 2015-06-10 沈阳工业大学 基于cfd短期风速预测风电场的扇区管理方法
CN104331621A (zh) * 2014-11-05 2015-02-04 中国大唐集团新能源股份有限公司 一种风资源计算方法
CN105787239A (zh) * 2014-12-23 2016-07-20 南车株洲电力机车研究所有限公司 风电场湍流强度处理方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
某小型风机提高风能利用率的研究;李鹿野 等;《节能技术》;20150731;第295-299页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107315855A (zh) 2017-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Afanasyeva et al. Technical, economic and uncertainty modelling of a wind farm project
Tabrizi et al. Performance and safety of rooftop wind turbines: Use of CFD to gain insight into inflow conditions
Barthelmie et al. Quantifying the impact of wind turbine wakes on power output at offshore wind farms
EP2246563B1 (en) Method for enhancement of a wind plant layout with multiple wind turbines
Alfredsson et al. Introduction Wind farms in complex terrains: an introduction
US20120029824A1 (en) System and method for identifying regions of distinct wind flow
CN110908014B (zh) 舞动精细化订正预报方法及系统
CN104331621A (zh) 一种风资源计算方法
Taner Economic analysis of a wind power plant: A case study for the Cappadocia region
Wang et al. Mesoscale simulations of a real onshore wind power base in complex terrain: Wind farm wake behavior and power production
CN107315855B (zh) 风电场湍流优化方法及系统
CN104851051A (zh) 一种结合动态修正的电网区域暴雨量精细化预警方法
CN105449586B (zh) 输电线路走廊树木跨越设计方法
Kim et al. Effect of island topography and surface roughness on the estimation of annual energy production of offshore wind farms
Abdraman et al. Wind Resource Assessment in the City of N'djamena in Chad
CN116097290A (zh) 用于在预定空间中构造风力发电场的方法
KR101010407B1 (ko) 빌딩풍 이용 풍력 발전 시스템의 설치 방법
Wass Design of wind turbine tower height and blade length: an optimization approach
CN113065184A (zh) 一种拱坝施工区风场预测方法及装置
Bhutto et al. Evaluation of drivers and barriers of wind power generation in Pakistan: SWOT-Delphi Method
Li et al. Wind velocity prediction at wind turbine hub height based on CFD model
CN112926212A (zh) 一种内陆平原风能资源评估方法、系统及风机选址方法
Kelly et al. Impact of wind-speed ramps on turbines: from fluid-dynamic to aeroelastic simulation, via observed joint statistics
Sari et al. CFD and wind tunnel analysis for mounted-wind turbine in a tall building for power generation
Hansen et al. Wind Atlas for South Africa (WASA)–Best practice guide for application of WASA

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant