DE112021001296T5 - Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark - Google Patents

Abstract

Die Erfindung offenbart ein Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark und gehört zum technischen Gebiet der Nachlaufströmung-Berechnung von Windkraftanlagen. Zuerst werden gemäß der lokalen Umgebung in Windpark die lokalen Umgebungsparameter in Windpark erhalten, und dann wird die atmosphärische Stabilitätsfunktion der Umgebung, in der sich der Windpark befinden, berechnet, und dann wird die erhaltene atmosphärische Stabilitätsfunktion verwendet als Eingabe. Die Monin-Obukhov-Ähnlichkeitstheorie wird verwendet, um die Bodenoberfläche-Reibungsgeschwindigkeit zu berechnen. Dann werden die Schwankung der Geschwindigkeit in Strömungsrichtung in der bodenoberflächennahen Schicht, die Turbulenzintensität in Strömungsrichtung in der bodenoberflächennahen Schicht und die Turbulenzintensität in Spannweitenrichtung in der bodenoberflächennahen Schicht hintereinander durch Berechnen erhalten. Die proportionale Beziehung zwischen der Turbulenzintensität in Spannweitenrichtung auf Nabenhöhe und der Turbulenzintensität in Spannweitenrichtung in der bodenoberflächennahen Schicht wird aufgebaut, um die Turbulenzintensität in Spannweitenrichtung auf Nabenhöhe zu erhalten. Dann werden hintereinander der Nachlaufströmung-Ausdehnungskoeffizient, der anfängliche Nachlaufströmung-Radius und der Nachlaufströmung-Radius berechnet, und das Geschwindigkeitsdefizit in der Nachlaufregion wird berechnet und schließlich die Geschwindigkeitsverteilung in der Nachlaufregion erhalten. Das Verfahren erweitert den Anwendungsbereich des Verfahrens zur Berechnung von Nachlaufströmung stark und erhöht die Genauigkeit der Berechnungsergebnisse.

Description

• Bezugnahme auf betroffene Anmeldung
• Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 27. November 2020 mit der Anmeldenummer von 202011364566.4 beim chinesischen Patentamt eingereichten chinesischen Patentanmeldung mit dem Titel „Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark“, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
• Technisches Gebiet
• Die Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Berechnung der Nachlaufströmung für Windkraftanlagen und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark.
• Stand der Technik
• Das derzeit am weitesten verbreitete Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung für Windkraftanlagen in der Technik ist das von Jensen et al. entwickelte lineare Nachlaufströmung-Modell. Das Modell basiert auf den folgenden zwei Annahmen, eine erste Annahme, dass die Nachlaufströmung-Breite linear mit der Entfernung von der Stromabwärtsseite der Windturbine zunimmt, und eine zweite Annahme, dass die Geschwindigkeit in der Nachlaufströmung-Ebene senkrecht zur axialen Richtung der Windturbine ist gleichmäßig verteilt (Top-Hat-Annahme). Pena et al. verglichen das Jensen-Modell mit den gemessenen Daten von Sexbierum und den CFD-Simulationsergebnissen und stellten fest, dass die vom Jensen-Modell vorhergesagte Geschwindigkeit weit von der tatsächlichen Situation entfernt war, und glaubten, dass ein fortschrittlicheres Nachlaufströmung-Modell entwickelt werden sollte. Zu diesem Zweck gaben Frandsen et al., die Top-Hat-Annahme auf und schlugen ein neues Nachlaufströmung-Modell vor. Tian et al. glaubten, dass die Geschwindigkeit in der Nachlaufregion der Windturbine ist nach einem Kosinusgesetz verteilt, und berücksichtigten die durch die Windturbine verursachte Turbulenz und entwickelten ein 2D_k-Nachlaufströmung-Modell. Die experimentellen Messungen im Windkanal und die numerischen Simulationsergebnisse zeigen, dass die Geschwindigkeit im Nachlaufregion der realen Windturbine ungefähr gaußförmig verteilt ist. Bastankhah et al. schlugen daher ein zweidimensionales Nachlaufströmung-Modell basierend auf einer Gaußschen Verteilungsfunktion vor, das Modell wurde durch eine Reihe von Windfeldmessungen und Windkanalexperimenten validiert. Es ist ersichtlich, dass die Gaußsche Funktion die Verteilungseigenschaften des Geschwindigkeitsdefizits in der Nachlaufregion besser beschreiben kann. Der Hauptmangel dieses Modells besteht darin, dass die im Modell enthaltenen Parameter im Nachlaufströmungsradius-Berechnungsmodell durch Anpassung der experimentellen Messung oder der numerischen Simulationsergebnisse erhalten werden müssen. Derzeit gibt es hauptsächlich drei verschiedene Berechnungsmethoden. Niayifar et al. schlugen vor, dass der Nachlaufströmung-Ausdehnungskoeffizient proportional zur Umgebungsturbulenzintensität ist, nachdem sie die Simulationsdaten für große Wirbel analysiert hatten. Fuertes et al. folgten dieser Idee und schlugen ein neues Modell vor, indem sie die gemessenen Daten des Windfeldes angepasst haben. Ishihara et al., erhielten ein nichtlineares Modell der Turbulenzintensität und des Schubkraftkoeffizienten von Windturbinen durch Anpassen von Windkanalmessungen.
• Aus der obigen Analyse ist ersichtlich, dass der Nachlaufströmung-Expansionsradius im Gaußschen Nachlaufströmung-Modell durch eine empirische Formel bestimmt werden muss, es wird allgemein angenommen, dass die im Nachlaufströmung-Expansionsradius enthaltenen Modellparameter mit der Turbulenzintensität in Strömungsrichtung zusammenhängen, während sich die Windturbinen-Nachlaufströmung hauptsächlich vertikal und seitlich ausdehnt, sodass es nicht sinnvoll ist, die Modellparameter mit der Turbulenzintensität in Strömungsrichtung in Verbindung zu bringen. Darüber hinaus ist es sehr schwierig, eine genaue Turbulenzintensität in realen Windpark zu erhalten. Fehler bei der Berechnung der Turbulenzintensität führen normalerweise zu einer ungenauen Berechnung von Modellparametern, was zu einer ungenauen Vorhersage von Defiziten in der Nachlaufströmung-Geschwindigkeit führt.
• Inhalt der vorliegenden Erfindung
• Um die oben erwähnten Mängel des Standes der Technik zu lösen, ist es der Zweck der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark bereitzustellen, das den Anwendungsbereich des Verfahrens zur Berechnung von Nachlaufströmung stark erweitert und die Genauigkeit der Berechnungsergebnisse erhöht.
• Die Erfindung wird durch die folgenden technischen Lösungen realisiert.
• Das Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark umfasst die folgenden Schritte:
• Schritt 1: Ermitteln von lokalen Umgebungsparametern in Windpark auf der Grundlage der lokalen Umgebung in Windpark;
• Schritt 2: Berechnung der atmosphärischen Stabilitätsfunktion der Umgebung, in der sich der Windpark befinden;
• Schritt 3: die in Schritt 2 erhaltene atmosphärische Stabilitätsfunktion wird als Eingabe verwendet, und die Monin-Obukhov-Ähnlichkeitstheorie wird verwendet, um die Bodenoberfläche-Reibungsgeschwindigkeit zu berechnen;
• Schritt 4: entsprechend der in Schritt 3 erhaltenen Bodenoberfläche-Reibungsgeschwindigkeit werden die Schwankung der Geschwindigkeit in Strömungsrichtung der bodenoberflächennahen Schicht, die Turbulenzintensität in Strömungsrichtung der bodenoberflächennahen Schicht und die Turbulenzintensität I_v,s in Spannweitenrichtung der bodenoberflächennahen Schicht werden hintereinander durch Berechnen erhalten;
• Schritt 5: Stellen einer proportionalen Beziehung zwischen der Turbulenzintensität I_v.h in Spannweitenrichtung auf Nabenhöhe und der in Schritt 4 erhaltenen Turbulenzintensität I_v,s in Spannweitenrichtung der bodenoberflächennahen Schicht her: I_v.h = γI_v,s, wobei γ ein empirischer Koeffizient ist, um die Turbulenzintensität I_v.h in Spannweitenrichtung auf Nabenhöhe zu erhalten;
• Schritt 6: Erhalten hintereinander gemäß der in Schritt 5 erhaltenen Turbulenzintensität I_v.h in Spannweitenrichtung auf Nabenhöhe den Nachlaufströmung-Ausdehnungskoeffizient, den anfänglichen Nachlaufströmung-Radius und den Nachlaufströmung-Radius durch Berechnen; Schritt 7: Berechnung des Geschwindigkeitsdefizits in der Nachlaufregion gemäß dem in Schritt 6 erhaltenen Nachlaufströmung-Radius;
• Schritt 8: Erhalten der Geschwindigkeitsverteilung in der Nachlaufregion gemäß dem in Schritt 7 erhaltenen Geschwindigkeitsdefizit in der Nachlaufregion durch Berechnen.
• Vorzugsweise umfassen die lokalen Umgebungsparameter in Windpark in Schritt 1 die Anströmungsgeschwindigkeit U_∞, die Bodenoberflächenrauhigkeit z₀, die Obukhov-Länge L und den lokalen Breitengrad ϕ.
• Weiter bevorzugt wird in Schritt 2 die atmosphärische Stabilitätsfunktion ψ_m (ζ) durch die folgende Formel durch Berechnen erhalten: $${\psi }_m\left(\varsigma \right)=\{\begin{array}{cc}-\mathrm{4,7}\varsigma & \varsigma >0\\ 0& \varsigma =0\\ 2ln\left[\frac{1}{2}\left(1+t\right)\right]+ln\left[\frac{1}{2}\left(1+t^2\right)\right]-2ta{n}^{-1}\left(t\right)+\frac{\pi }{2}& \varsigma <0\end{array};$$

  

  wobei $\varsigma =\frac{z}{L}$

  

  der dimensionslose Stabilitätsparameter ist, Z die Normalkoordinate ist und die Zwischenvariable t = (1 - 15ζ)^1/4 ist.
• Weiter bevorzugt wird in Schritt 3 die Bodenoberfläche-Reibungsgeschwindigkeit u_∗ durch die folgende Formel durch Berechnen erhalten: $$u_{*}=\frac{\kappa U_{\infty }}{ln\left(\frac{z_h}{z_0}\right)-{\psi }_m\left(\varsigma \right)}$$

  

  wobei κ die von Karman-Konstante ist und z_h die Nabenhöhe der Anlage ist.
• Weiter bevorzugt beträgt in Schritt 4 die Schwankung der Geschwindigkeit in Strömungsrichtung in der bodenoberflächennahen Schicht: σ_u,s = 2.5u_∗; Turbulenzintensität in Strömungsrichtung in der bodenoberflächennahen Schicht: $I_{u,s}=\frac{{\sigma }_{u,s}}{U_{\infty }};$

  

  Turbulenzintensität in Spannweitenrichtung in der bodenoberflächennahen Schicht: $$I_{\nu ,s}=I_{u,s}\left(1-0.22co{s}^4\left(\frac{\pi z}{2h}\right)\right);$$

  

  wobei ƒ = 2Ωsin(ϕ), $h=\frac{u_{*}}{6f},$

  

  wobei ƒ die Corioliskraft ist, und die Rotationsperiode der Erde Ω= 7.29 × 10^-5rad/s ist.
• Weiter bevorzugt ist in Schritt 6 der Nachlaufströmung-Ausdehnungskoeffizient k_w = 0.223I_v,h + 0.022; der anfängliche Nachlaufströmung-Radius ε = - 1.91k_w + 0.34; der Nachlaufströmung-Radius σ basiert auf $\frac{\sigma }{D}=k_w\frac{x}{D}+\in$

  

  erhalten wird, wobei x die Fließrichtungskoordinate ist.
• Weiter bevorzugt wird in Schritt 7 das Geschwindigkeitsdefizit ΔU in der Nachlaufregion gemäß folgender Formel ermittelt: $$\frac{\Delta U}{U_{\infty }}=\left(1-\sqrt{1-\frac{C_t}{8{\left(\sigma /D\right)}^2}}\right)\times exp\left(-\frac{1}{2{\left(\sigma /D\right)}^2}\times {\left(\frac{r}{D}\right)}^2\right)$$

  

  wobei r der Abstand von jedem Punkt in der Nachlaufregion parallel zur Ebene des Windrades zur Nabenhöhe in der Ebene ist, D der Durchmesser des Windrades ist, und C_t der Schubkraftkoeffizient ist, der der ankommenden Windgeschwindigkeit entspricht.
• Weiter bevorzugt wird in Schritt 8 die Geschwindigkeitsverteilung in der Nachlaufregion $$U_w=U_{\infty }-\Delta U.$$

  

  Vorzugsweise ist in Schritt 5 0.2 ≤ γ ≤ 2.
• Im Vergleich zum Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung die folgenden vorteilhaften technischen Effekte.
• Das Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark, das in der vorliegenden Erfindung offenbart ist, führt auf kreative Weise die MOST-Theorie (Monin-Obukhov-Ähnlichkeitstheorie) ein. Die MOST-Theorie beinhaltet Bodenoberflächenrauhigkeit und atmosphärische Stabilität, so dass das in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Berechnungsverfahren gleichzeitig den Einfluss von Bodenoberflächenrauhigkeit und atmosphärischer thermischer Stabilität auf die Nachlaufströmung-Entwicklung von Windkraftanlagen berücksichtigen kann, was den Anwendungsbereich des Verfahrens zur Berechnung von Nachlaufströmung stark erweitert. Das traditionelle Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung geht davon aus, dass der Nachlaufströmung-Ausdehnungskoeffizient mit der Turbulenzintensität in Strömungsrichtung zusammenhängt. Vielmehr wird die Nachlaufströmung der Windkraftanlage im Realfall in Spannweitenrichtung aufgeweitet. Das von der Erfindung vorgeschlagene Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung stellt eine Beziehung zwischen dem Nachlaufströmung-Ausdehnungskoeffizient und der Turbulenzintensität in Spannweitenrichtung her, so dass das Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung die reale Nachlaufströmung-Ausdehnungssituation widerspiegeln und die Genauigkeit des Berechnungsergebnisses verbessern kann.
• In einer Weiterbildung wird der empirische Koeffizient γ gemäß der lokalen thermischen Stabilität der Atmosphäre bestimmt und liegt normalerweise im Bereich von 0,2 bis 2. Je stabiler der Windzustand ist, desto kleiner ist der Wert von γ, und je instabiler der Windzustand ist, desto größer ist der Wert von y, was die Genauigkeit der Berechnungsergebnisse weiter erhöht.
• Figurenliste
• 1 ist ein Ablaufdiagramm des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
• 2 ist eine schematische Darstellung eines Steuerkörpers, der in der Ausführungsform zum Aufbau eines Verfahrens zur Berechnung von Nachlaufströmung verwendet wird;
• 3 ist eine Geschwindigkeitsdefizitverteilung in der Nachlaufregion, die durch verschiedene Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung erhalten ist.
• Detaillierte Beschreibung
• Die vorliegende Erfindung wird weiter unten im Detail mit den beigefügten Zeichnungen und spezifischen Ausführungsbeispielen beschrieben, die die vorliegende Erfindung eher erläutern als einschränken sollen.
• Um die Gültigkeit des in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens zur Berechnung von Nachlaufströmung zu verifizieren, wird die Geschwindigkeitsverteilung der Nachlaufströmung unter verschiedenen Betriebsbedingungen, die durch dieses Verfahren berechnet werden, mit den in der Literatur berichteten Simulationsergebnissen für große Wirbel und experimentellen Windkanalergebnissen verglichen. Es vergleicht hauptsächlich den Nachlaufströmung-Ausdehnungskoeffizient und die Verteilung des Geschwindigkeitsdefizits unter verschiedenen Betriebsbedingungen der Bodenoberflächenrauhigkeit und atmosphärischen Stabilität. Die Beispieldaten für den Vergleich in der vorliegenden Erfindung stammen aus Referenz [1].
• Die vorliegende Erfindung verwendet den in 2 dargestellten Steuerkörper, um das Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung gemäß den in 1 dargestellten Schritten zu konstruieren. In 2, U_∞ ist die Anströmungsgeschwindigkeit, U_w ist die Geschwindigkeit in der Nachlaufregion, r ist der Abstand von jedem Punkt in der Nachlaufregion parallel zur Ebene des Windrades zur Nabenhöhe in der Ebene, und D ist der Durchmesser des Windrades.
• Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand eines spezifischen Ausführungsbeispiels näher beschrieben:
• Schritt 1): Vorgabe der Eingabeparameter $$U_{\infty }-0.5m/s,z_h=70m,D=80m,z_0=0.05m,L=\infty ,\varphi =47°,C_t=0.8$$
  
• Schritt 2): Aus L = ∞ kann bekannt sein, dass ζ = 0 ist und in die atmosphärische Stabilitätsfunktion eingesetzt wird, um ψ_m (0) = 0 zu erhalten.
• Schritt 3): Verwenden der Monin-Obukhov-Ähnlichkeitstheorie, um die Bodenoberfläche-Reibungsgeschwindigkeit u_∗ = 0.47m/s zu berechnen.
• Schritt 4): Berechnen der Größe der Schwankung der Geschwindigkeit in Strömungsrichtung σ_u,s = 1.175m/s in der bodenoberflächennahen Schicht mit empirischer Formel und berechnen der Turbulenzintensität in Strömungsrichtung I_u,s = 0.138 gemäß Definition, weiterhin kann die Turbulenzintensität in Spannweitenrichtung I_v,s = 0.11 berechnet werden.
• Schritt 5): I_v,h = 0.11 kann gemäß der von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen linearen Beziehungsformel unter Annahme von γ = 1.0 berechnet werden.
• Schritt 6): Berechnen des Ausdehnungskoeffizienten des Verfahrens zur Berechnung von Nachlaufströmung gemäß der in der Literatur angegebenen Formel, um k_w = 0.025, ε = 0.293 zu erhalten und ferner können die Regelmäßigkeit der Änderung des Nachlaufströmung-Radius über x berechnet werden $\frac{\sigma }{D}=k_w\frac{x}{D}+\in .$
  
• Schritt 7): Berechnung des Geschwindigkeitsdefizits $\frac{\Delta U}{U_{\infty }}$
  
  in der Nachlaufregion gemäß dem in Schritt 6) erhaltenen Nachlaufströmung-Radius σ, d.h. das entsprechende Verteilungsgesetz in 3.
• 3 zeigt den Vergleich des Geschwindigkeitsdefizits in der Nachlaufregion durch verschiedene Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung mit den Simulationsergebnissen für große Wirbel. In der gesamten Nachlaufregion liegt das durch das in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung vorhergesagte Geschwindigkeitsdefizit näher an den Simulationsergebnissen für große Wirbel und ist besser als das BP2014-Verfahren und das FMP2018-Verfahren.
• [1] Cheng W-C, Porte-Agel F. A simple physically-based model for wind-turbine wake growth in a turbulent boundary layer. Bound-Layer Meteorol 2018:1-10.
• Es sei darauf hingewiesen, dass das Obige nur ein Teil der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist und äquivalente Änderungen, die durch das in der vorliegenden Erfindung beschriebene System vorgenommen werden, alle im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Der Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung kann die beschriebenen spezifischen Beispiele in ähnlicher Weise ersetzen, die alle in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen, solange sie nicht von der Struktur der vorliegenden Erfindung abweichen oder gehen über den durch die Ansprüche definierten Umfang hinausgehen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Schritt 1: Ermitteln von lokalen Umgebungsparametern in Windpark auf der Grundlage der lokalen Umgebung in Windpark; Schritt 2: Berechnung der atmosphärischen Stabilitätsfunktion der Umgebung, in der sich der Windpark befinden; Schritt 3: die in Schritt 2 erhaltene atmosphärische Stabilitätsfunktion wird als Eingabe verwendet, und die Monin-Obukhov-Ähnlichkeitstheorie wird verwendet, um die Bodenoberfläche-Reibungsgeschwindigkeit zu berechnen; Schritt 4: entsprechend der in Schritt 3 erhaltenen Bodenoberfläche-Reibungsgeschwindigkeit werden die Schwankung der Geschwindigkeit in Strömungsrichtung der bodenoberflächennahen Schicht, die Turbulenzintensität in Strömungsrichtung der bodenoberflächennahen Schicht und die Turbulenzintensität I_v,s in Spannweitenrichtung der bodenoberflächennahen Schicht werden hintereinander durch Berechnen erhalten; Schritt 5: Stellen einer proportionalen Beziehung zwischen der Turbulenzintensität I_v.h in Spannweitenrichtung auf Nabenhöhe und der in Schritt 4 erhaltenen Turbulenzintensität I_v,s in Spannweitenrichtung der bodenoberflächennahen Schicht her: I_v.h = γI_v,s,wobei γ ein empirischer Koeffizient ist, um die Turbulenzintensität I_v.h in Spannweitenrichtung auf Nabenhöhe zu erhalten; Schritt 6: Erhalten hintereinander gemäß der in Schritt 5 erhaltenen Turbulenzintensität I_v.h in Spannweitenrichtung auf Nabenhöhe den Nachlaufströmung-Ausdehnungskoeffizient, den anfänglichen Nachlaufströmung-Radius und den Nachlaufströmung-Radius durch Berechnen; Schritt 7: Berechnung des Geschwindigkeitsdefizits in der Nachlaufregion gemäß dem in Schritt 6 erhaltenen Nachlaufströmung-Radius; Schritt 8: Erhalten der Geschwindigkeitsverteilung in der Nachlaufregion gemäß dem in Schritt 7 erhaltenen Geschwindigkeitsdefizit in der Nachlaufregion durch Berechnen.
2. Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lokalen Umgebungsparameter in Windpark in Schritt 1 die Anströmungsgeschwindigkeit U_∞, die Bodenoberflächenrauhigkeit z₀, die Obukhov-Länge L und den lokalen Breitengrad ϕ umfassen.
3. Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt 2 die atmosphärische Stabilitätsfunktion ψ_m (ζ) durch die folgende Formel durch Berechnen erhalten wird: $${\psi }_m\left(\varsigma \right)=\{\begin{array}{cc}-\mathrm{4,7}\varsigma & \varsigma >0\\ 0& \varsigma =0\\ 2ln\left[\frac{1}{2}\left(1+t\right)\right]+ln\left[\frac{1}{2}\left(1+t^2\right)\right]-2ta{n}^{-1}\left(t\right)+\frac{\pi }{2}& \varsigma <0\end{array};$$

   

   wobei $\varsigma =\frac{z}{L}$

   

   der dimensionslose Stabilitätsparameter ist, Z die Normalkoordinate ist und die Zwischenvariable t = (1-15ζ)^1/4 ist.
4. Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt 3 die Bodenoberfläche-Reibungsgeschwindigkeit u_∗ durch die folgende Formel durch Berechnen erhalten wird: $$u_{*}=\frac{\kappa U_{\infty }}{ln\left(\frac{z_h}{z_0}\right)-{\psi }_m\left(\varsigma \right)}$$

   

   wobei κ die von Karman-Konstante ist und z_h die Nabenhöhe der Anlage ist.
5. Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt 4 die Schwankung der Geschwindigkeit in Strömungsrichtung in der bodenoberflächennahen Schicht beträgt: σ_u,s = 2.5u_∗; Turbulenzintensität in Strömungsrichtung in der bodenoberflächennahen Schicht: $I_{u,s}=\frac{{\sigma }_{u,s}}{U_{\infty }};$

   

   Turbulenzintensität in Spannweitenrichtung in der bodenoberflächennahen Schicht: $$I_{\nu ,s}=I_{u,s}\left(1-0.22co{s}^4\left(\frac{\pi z}{2h}\right)\right);$$

   

   wobei ƒ = 2Ωsin(ϕ), $h=\frac{u_{*}}{6f},$

   

   wobei ƒ die Corioliskraft ist, und die Rotationsperiode der Erde Ω= 7.29 × 10^-5rad/s ist.
6. Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt 6 der Nachlaufströmung-Ausdehnungskoeffizient k_w = 0.223I_v,h + 0.0022; der anfängliche Nachlaufströmung-Radius ε = -1.91k_w + 0.34; der Nachlaufströmung-Radius σ basiert auf $\frac{\sigma }{D}=k_w\frac{x}{D}+\in$

   

   erhalten wird, wobei x die Fließrichtungskoordinate ist.
7. Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt 7 das Geschwindigkeitsdefizit ΔU in der Nachlaufregion gemäß folgender Formel ermittelt wird: $$\frac{\Delta U}{U_{\infty }}=\left(1-\sqrt{1-\frac{C_t}{8{\left(\sigma /D\right)}^2}}\right)\times exp\left(-\frac{1}{2{\left(\sigma /D\right)}^2}\times {\left(\frac{r}{D}\right)}^2\right)$$

   

   wobei r der Abstand von jedem Punkt in der Nachlaufregion parallel zur Ebene des Windrades zur Nabenhöhe in der Ebene ist, D der Durchmesser des Windrades ist, und C_t der Schubkraftkoeffizient ist, der der ankommenden Windgeschwindigkeit entspricht.
8. Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt 8 die Geschwindigkeitsverteilung in der Nachlaufregion U_w = U_∞ -ΔU.
9. Verfahren zur Berechnung von Nachlaufströmung unter Berücksichtigung lokaler Umweltfaktoren in Windpark nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 0.2 ≤ γ ≤ 2 in Schritt 5 besteht.

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