本发明涉及风力发电领域，尤其是一种风电场风机选型方法。
背景技术：
风能以其清洁、环保、取之不尽等优点，受到世界各国的广泛关注。风力发电是风能利用的主要形式。近年来，我国风电事业发展迅速，风电场的数量也在逐年增加。一般情况下，风力发电机组的投资占风电场总投资的70％-80％。同时，风力发电机组线型还影响风电场的年上网电量以及经济收益。因此，风力发电机组选型尤其重要。低风速地区，地形条件较为复杂，风资源分布不均匀，风切变、湍流及入流角差异较大，整个风场采用过于片面的风机机型或者轮毂高度将不能实现最优的资源利用，会出现部分好资源利用不佳的情况，目前，市场上虽有一些优化设计的方法，但主要以电量最优化为目标，且精细化程度不够，没有针对各个机位点进行优化比选。
鉴于此提出本发明。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种精细化的风电场风机选型方法，确保每个风机点位的风资源最大化的被利用，同时考虑每台风机的造价乃至整个风场的经济性状况，最终实现整个风电项目内部收益率最大的目标。
为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：
一种风电场风机选型方法，包括以下步骤：
s1、通过计算为风场各个风机点位在每种风机容量下分别匹配一个单位度电投资最好的风机型号；
s2、根据风场总容量，将风机库中所有合理的风机容量进行组合，并根据步骤s1中风机点位的数量，筛选出满足风机点位数量要求的若干组风机容量组合；
s3、选取步骤s2中筛选出的任一组风机容量组合，从步骤s1的风机点位中选出满足该风机容量组合的具体风机型号组合，并计算出该风机容量组合内总的单位度电投资最好的一个风机型号组合；
s4、重复步骤s3使得每种风机容量组合各得到与之匹配的最好的一个风机型号组合，比较得到的风机型号组合的总的单位度电投资，选出总的单位度电投资最好的n个方案，其中n≥1；
s5、根据以下公式分别计算选出的n个方案的内部收益率，
式中：npv-净现值；
irr-内部收益率；
p－电价；
w－风电场寿命周期内每年的发电量；
ic－一次投资成本；
q－每年的运行和维护费用占一次投资成本的比值；
n－风电机组的寿命周期，年；
比较所述n个方案的内部收益率的大小，选出内部收益率最大的方案为最优方案。
进一步，所述单位度电投资为风力发电机的发电量与风力发电机的初始成本的比值，且比值越大则代表单位度电投资越好。
进一步，所述风力发电机的发电量为风力发电机的理论年发电量，风力发电机的初始成本为风机成本、塔架成本和基础建设成本之和。
进一步，在步骤s2中，每组风机容量组合的风机容量之和等于风场总容量。
进一步，在步骤s1中，每个风机点位分配有不同的风机容量，先为风机点位分配一个风机容量，并计算出该风机容量内单位度电投资最好的一个风机型号，然后再为风机点位分配下一个风机容量，并重复上述计算过程，直至计算得出每个风机点位在每种风机容量下单位度电投资最好的一个风机型号。
进一步，在步骤s3中，每个风机点位按照不同的风机容量对应有一个单位度电投资最好的风机型号，在选定一组风机容量组合后，根据该风机容量组合先选取数量匹配的风机点位，选取的风机点位对应匹配一个风机型号，使风机容量组合转化为具体的风机型号组合，计算出该风机型号组合的单位度电投资。
进一步，在步骤s3中，每个风机容量组合具有多种风机型号组合，计算所有符合该风机容量组合的风机型号组合的单位度电投资，通过比较不同风机型号组合的总的单位度电投资，选出该风机容量组合内总的单位度电投资最好的一个风机型号组合。
进一步，在步骤s4中，每种风机容量组合对应一个风机型号组合，将不同风机型号组合的总的单位度电投资进行比较，以选出最好的n个方案。
进一步，还包括，在步骤s2中，计算找出风场各个风机点位单位度电投资最差的一个风机型号；在步骤s4中，同时选出单位度电投资最差的n个方案，其中n≥1；在步骤s5中，分别计算选出的最差的n个方案的内部收益率，并将其排序。
进一步，当给定风场总容量时，所述风机容量组合的容量和等于给定的风场总容量；
当给定风场容量范围时，先在该范围内按一定的差值选取若干个风场容量值，并对每个风场容量值按给定风场总容量的情况计算，得出每个风场容量值下的内部收益率最好的方案，并将其对比选出最优方案。
采用本发明所述的技术方案后，带来以下有益效果：
本发明能够根据每个风机点位的风速、风切变、湍流等情况确定其最适合的风机选型，确保每个风机点位的风资源最大化的被利用，同时考虑每台风机的造价乃至整个风场的经济性情况，最终实现整个风电项目内部收益率最大的目标。本发明特别适用于低风速地区风电场设计，进行经济效益最大化测算评估，找出最适合该风电场的风机选型及排布方案。
附图说明
图1：本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
一种风电场风机选型方法，包括以下步骤：
s1、通过计算为风场各个风机点位在每种风机容量下分别匹配一个单位度电投资最好的风机型号，每个风场具有多个风机点位，每个风机点位可以选取不同型号的风机，计算每种型号风机在该风机点位的单位度电投资，通过比较不同型号风机的单位度电投资得到在该风机点位最好的一个风机型号；
s2、根据风场总容量，将风机库中所有合理的风机容量进行组合，并根据步骤s1中风机点位的数量，筛选出满足风机点位数量要求的若干组风机容量组合，如：风机容量组合c1、c2、c3…cn；
s3、选取步骤s2中筛选出的任一组风机容量组合，从步骤s1的风机点位中选出满足该风机容量组合的具体风机型号组合，并计算出该风机容量组合内总的单位度电投资最好的一个风机型号组合；
s4、重复步骤s3使得每种风机容量组合各得到与之匹配的最好的一个风机型号组合，比较得到的风机型号组合的总的单位度电投资，选出总的单位度电投资最好的n个方案，其中n≥1；
s5、根据以下公式分别计算选出的n个方案的内部收益率，
式中：npv-净现值；
irr-内部收益率；
p－电价；
w－风电场寿命周期内每年的发电量；
ic－一次投资成本；
q－每年的运行和维护费用占一次投资成本的比值；
n－风电机组的寿命周期，年；
比较所述n个方案的内部收益率的大小，选出内部收益率最大的方案为最优方案，内部收益率irr是指在整个风电机组寿命周期内各年净现值npv累计等于零时所对应的贴现率。它是指用风电机组寿命周期内的净收益归还全部资本金后所能支付的最大投资借款利率。
所述单位度电投资为风力发电机的发电量与风力发电机的初始成本的比值，且比值越大则单位度电投资越好。具体地，所述风力发电机的发电量为风力发电机的理论年发电量，风力发电机的初始成本为风机成本、塔架成本和基础建设成本之和。
优选地，在步骤s2中，每组风机容量组合的风机容量之和等于风场总容量。
更具体地，当给定风场总容量时，所述风机容量组合的容量和等于给定的风场总容量；当给定风场容量范围时，先在该范围内按一定的差值选取若干个风场容量值(至少包括该范围内最小和最大的两个风场容量值)，并对每个风场容量值按给定风场总容量的情况计算，得出每个风场容量值下的内部收益率最好的方案，并将其对比选出最优方案。
具体地，在步骤s1中，每个风机点位分配有不同的风机容量，先为风机点位分配一个风机容量，并计算出该风机容量内单位度电投资最好的一个风机型号，然后再为风机点位分配下一个风机容量，并重复上述计算过程，直至计算得出每个风机点位在每种风机容量下单位度电投资最好的一个风机型号。
具体地，在步骤s3中，每个风机点位按照不同的风机容量对应有一个单位度电投资最好的风机型号，在选定一组风机容量组合后，根据该风机容量组合先选取数量匹配的风机点位，选取的风机点位对应匹配一个风机型号，使风机容量组合转化为具体的风机型号组合，计算出该风机型号组合的单位度电投资。
在步骤s3中，每个风机容量组合具有多种风机型号组合，计算所有符合该风机容量组合的风机型号组合的单位度电投资，通过比较不同风机型号组合的总的单位度电投资，选出该风机容量组合内总的单位度电投资最好的一个风机型号组合。
在步骤s4中，每种风机容量组合对应一个风机型号组合，将不同风机型号组合的总的单位度电投资进行比较，以选出最好的n个方案。
具体地，还包括，在步骤s2中，计算找出风场各个风机点位单位度电投资最差的一个风机型号；在步骤s4中，同时选出单位度电投资最差的n个方案，其中n≥1；在步骤s5中，分别计算选出的最差的n个方案的内部收益率，并将其排序。
下面结合具体实施例对上述方法的应用进行说明。
实施例一
在给定风场容量的情况下，某一总容量为50mw的风场，该风场具有35个风机点位，风机库中具有1.5mw、2mw、2.5mw三种容量的风机。
在风场的35个风机点位中，每个风机点位分别计算出在1.5mw、2mw、2.5mw三种容量下的单位度电投资最好的一个风机型号，以1.5mw容量为例，可以选择的机型有华锐sl1.5\60、华锐sl1.5\70、华锐sl1.5\77、东方电气fd70a、东方电气fd77a、东方电气fd82a等等，通过计算每种型号的单位度电投资，找到该容量下单位度电投资比值最高的风机型号。对应这三种风机容量，每个风机点位在三种风机容量下具有三个单位度电投资最好的风机型号，35个风机点位共得到3×35＝105个风机型号。
满足风场总容量的风机容量组合有多种，由于最小风机容量为1.5mw，根据50÷1.5<35，故所有的风机容量组合都能满足风机点位的数量要求，任选取其中一种组合为：13×1.5mw+9×2mw+5×2.5mw。
以选取的“13×1.5mw+9×2mw+5×2.5mw”的风机容量组合为例，从35个风机点位中选出13个风机点位为1.5mw的风机型号，9个风机点位为2mw的风机型号，5个风机点位为2.5mw的风机型号，需要说明的是，在该风机容量组合内可以通过选择不同的风机点位生成多种风机型号组合，需要计算所有生成的风机型号组合的单位度电投资，找出该风机容量组合内单位度电投资最好的一种风机型号组合。
由于本实施例的计算过程过于复杂，为便于理解，以下以小于实际风场容量举例说明。
以风场总容量为6mw，风机点位4个，风机库中具有1.5mw、2mw、2.5mw三种容量的风机，计算选出每个风机点位在1.5mw、2mw、2.5mw下单位度电投资最好的一个风机型号，然后根据风场容量，得出满足风场总容量的组合总共有：
a组合：4×1.5mw；
b组合：3×2mw；
c组合：1.5mw+2mw+2.5mw；
其中满足a组合的风机型号组合为
通过上述举例说明，本实施例通过相同的计算方法，使得每种风机容量组合各得到与之匹配的最好的一个风机型号组合，比较得到的风机型号组合的总的单位度电投资，选出总的单位度电投资最好的n个方案，其中n优选为10；由于内部收益率的计算过程十分复杂，本发明通过上述方法的筛选，得到10个单位度电投资最好的方案，最后通过计算选取出的10个方案的内部收益率，根据内部收益率的排行，选出最优方案，通过这种方式可以极大的减少内部收益率的计算量，有利于提高工作效率。
所述内部收益率的计算过程可以通过利用matlab软件中roots函数对高次多项式进行求解。
另外，作为一种参考，本发明还包括，在步骤s2中，计算找出风场各个风机点位单位度电投资最差的一个风机型号；在步骤s4中，同时选出单位度电投资最差的n个方案，其中n≥1；在步骤s5中，分别计算选出的最差的n个方案的内部收益率，并将其排序。
以上所述为本发明的实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本发明的保护范围。