CN112926212B - 一种内陆平原风能资源评估方法、系统及风机选址方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风电场技术领域，尤其涉及一种内陆平原风能资源评估方法、系统及风机选址方法，包括根据USGS数据和FNL再分析数据利用WRF气象数值模型确定预设区域内的最优参数化方案；根据最优参数化方案和WAsP地形图利用WAsP模型得到风能功率分布状况；基于风能功率分布状况和预设区域周围的环境条件对预设区域内的风能资源进行评估。本发明提出的一种内陆平原风能资源评估方法、系统及风机选址方法，解决了现有技术在缺少实测风场数据时无法对风能资源进行评估及风机选址的问题。

Description

一种内陆平原风能资源评估方法、系统及风机选址方法
技术领域
本发明涉及风电场技术领域，尤其涉及一种内陆平原风能资源评估方法、系统及风机选址方法。
背景技术
风能资源开发中风机安装位置选择对于风电场建设至关重要，在微观选址之前，通常会根据风场观测塔进行风资源的评估，从而得到该地区的风功率，再根据当地的地形条件和风资源分布特性进行布点工作。风机安装位置选择是在保证获取最佳风能资源基础上安装发电机组，从而获得较好的经济效益。国内外研究进展表明，风机安装位置选择对后期发电量损失和由此带来的维修费用远超过初期选址投入。一般而言，风能资源开发前，需要有大量的风场数据进行分析，充分论证风机机位的合理性。
传统的获得风场数据的方法主要通过建立测风塔，从而获得不同高度的风场数据。但在开发新的风电场过程中，往往存在监测风场数据资料不足、代表性不强等问题。甚至在某些地区，并无风场监测数据，从而导致风能资源评估工作滞后。
发明内容
本发明提出一种内陆平原风能资源评估方法、系统及风机选址方法，以解决现有技术在缺少实测风场数据时无法对风能资源进行评估及风机选址的问题。
一方面，本发明提供一种内陆平原风能资源评估方法，包括以下步骤：
获取USGS数据、FNL再分析资料、WAsP地形图和观测数据；
根据所述USGS数据和FNL再分析数据利用WRF气象数值模型确定预设区域内的最优参数化方案；
根据所述最优参数化方案和WAsP地形图利用WAsP模型得到风能功率分布状况；
基于风能功率分布状况和预设区域周围的环境条件对预设区域内的风能资源进行评估。
优选的是，根据所述USGS数据和FNL再分析数据利用WRF气象数值模型确定最优参数化方案的步骤具体包括：
设定预设区域，提取USGS数据和FNL再分析数据；
根据提取到的USGS数据和FNL再分析数据构建多个参数化方案；
根据每个参数化方案生成对应的初始条件、边界条件以及气象场数据；
根据观测数据对各个参数化方案控制产生的气象场数据评估后确定最优气象场数据，并将所述最优气象场数据对应的参数化方案作为最优参数化方案。
优选的是，所述WAsP地形图为对SRTM数据和GoogleEarth进行网格化处理以及等高线地形图处理后得到的地形图。
另一方面，本发明还提供一种风机选址方法，包括以下步骤：
基于风能资源评估结果和装机要求，确定风机安装位置。
另一方面，本发明还提供一种内陆平原风能资源评估系统，包括数据获取模块、WRF气象数值模块、WAsP模块和分析模块；
数据获取模块用于获取USGS数据、FNL再分析资料、WAsP地形图和观测数据；
WRF气象数值模块用于根据USGS数据和FNL再分析数据确定预设区域内的最优参数化方案；
WAsP模块用于根据所述最优参数化方案和WAsP地形图得到风能功率分布状况；
分析模块用于基于风能功率分布状况和预设区域周围的环境条件对预设区域内的风能资源进行评估。
优选的是，还包括数据处理模块，所述数据处理模块用于对SRTM数据和GoogleEarth进行网格化处理以及等高线地形图处理后得到的WAsP地形图。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明能够得到代表性强的监测风场数据资料，在缺少实测风场数据时也能够实现风能资源评估和风机微观选址。采用代表性较好的WRF气象数值模型，结合FNL数据和参数化方案进行动力降尺度计算，实现指定内陆平原地区的气象场分析。本发明利用Jackson-Hunt理论(WAsP模型)，将风场假设成一个微尺度线性模式，从而获得简单地市区域风资源评估和湍流计算。
附图说明
图1为内陆平原风能资源评估方法及风机选址方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
实施例1：一种内陆平原风能资源评估系统，包括数据获取模块、WRF气象数值模块、WAsP模块、分析模块和数据处理模块；
数据获取模块用于获取USGS数据、FNL再分析资料、WAsP地形图和观测数据；
WRF气象数值模块用于根据USGS数据和FNL再分析数据确定预设区域内的最优参数化方案；
WAsP模块用于根据最优参数化方案和WAsP地形图得到风能功率分布状况；
分析模块用于基于风能功率分布状况和预设区域周围的环境条件对预设区域内的风能资源进行评估；
数据处理模块用于对SRTM数据和GoogleEarth进行网格化处理以及等高线地形图处理后得到的WAsP地形图。
实施例2：如图1，一种内陆平原风能资源评估方法及风机选址方法，包括以下步骤：
步骤1：获取USGS数据、FNL再分析资料、WAsP地形图和观测数据，WAsP地形图为对SRTM数据和GoogleEarth进行网格化处理以及等高线地形图处理后得到的地形图。
步骤2：确定预设区域内的最优参数化方案
设定预设区域，提取USGS数据和FNL再分析数据；
根据提取到的USGS数据和FNL再分析数据并结合指定区域风能资源评估需求构建多个参数化方案；
根据每个参数化方案生成对应的初始条件、边界条件以及气象场数据；
根据观测数据对各个参数化方案控制产生的气象场数据评估后确定最优气象场数据，并将最优气象场数据对应的参数化方案作为最优参数化方案。
步骤3：根据最优参数化方案和WAsP地形图利用WAsP模型计算、分析后得到风能功率分布状况
步骤4：基于风能功率分布状况和现场勘测结果对预设区域内的风能资源进行评估。
步骤5：基于风能资源评估结果和装机要求，确定风机安装位置。
以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种内陆平原风能资源评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取USGS数据、FNL再分析资料、WAsP地形图和观测数据；
根据所述USGS数据和FNL再分析数据利用WRF气象数值模型确定预设区域内的最优参数化方案；
根据所述最优参数化方案和WAsP地形图利用WAsP模型得到风能功率分布状况；
基于风能功率分布状况和预设区域周围的环境条件对预设区域内的风能资源进行评估；
根据所述USGS数据和FNL再分析数据利用WRF气象数值模型确定最优参数化方案的步骤具体包括：
设定预设区域，提取USGS数据和FNL再分析数据；
根据提取的USGS数据和FNL再分析数据构建多个参数化方案；
根据每个参数化方案生成对应的初始条件、边界条件以及气象场数据；
根据观测数据对各个参数化方案控制产生的气象场数据评估后确定最优气象场数据，并将所述最优气象场数据对应的参数化方案作为最优参数化方案。
2.根据权利要求1所述的一种内陆平原风能资源评估方法，其特征在于，所述WAsP地形图为对SRTM数据和GoogleEarth进行网格化处理以及等高线地形图处理后得到的地形图。
3.一种风机选址方法，其特征在于，基于权利要求1或2任一所述的内陆平原风能资源评估方法的结果和装机要求，确定风机安装位置。
4.一种内陆平原风能资源评估系统，其特征在于，包括数据获取模块、WRF气象数值模块、WAsP模块和分析模块；
数据获取模块用于获取USGS数据、FNL再分析资料、WAsP地形图和观测数据；
WRF气象数值模块用于根据USGS数据和FNL再分析数据确定预设区域内的最优参数化方案；WRF气象数值模块被配置为：
设定预设区域，提取USGS数据和FNL再分析数据；
根据提取的USGS数据和FNL再分析数据构建多个参数化方案；
根据每个参数化方案生成对应的初始条件、边界条件以及气象场数据；
根据观测数据对各个参数化方案控制产生的气象场数据评估后确定最优气象场数据，并将所述最优气象场数据对应的参数化方案作为最优参数化方案；
WAsP模块用于根据所述最优参数化方案和WAsP地形图得到风能功率分布状况；
分析模块用于基于风能功率分布状况和预设区域周围的环境条件对预设区域内的风能资源进行评估。
5.根据权利要求4所述的一种内陆平原风能资源评估系统，其特征在于，还包括数据处理模块，所述数据处理模块用于对SRTM数据和GoogleEarth进行网格化处理以及等高线地形图处理后得到的WAsP地形图。
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