一种风电场风机叶片选型优化方法与流程

技术特征：

1.一种风电场风机叶片选型优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取风电场机组容量，根据所述容量获得可选风电机组类型及其对应风电机组叶片长度；

2)以风电场全寿命周期度电成本最低为目标，以离散的风电机组叶片长度为约束，建立目标函数；

3)通过遗传算法对所述目标函数进行求解，获得最优风电机组类型组合。

2.根据权利要求1所述的风电场风机叶片选型优化方法，其特征在于，所述目标函数具体为：

$\left\{\begin{array}{c}object=min\left(\frac{C_{\cos t}}{P_{total}}\right)\\ \begin{array}{cc}s.t.& R\∈R_f\end{array}\end{array}\right.$

式中：C_cost为风电机组总成本，与机组叶片半径相关；P_total为全寿命周期中整个风电场的发电量，与机组叶片半径相关；R为机组叶片半径，R_f为所有可供选择叶片半径的集合。

3.根据权利要求2所述的风电场风机叶片选型优化方法，其特征在于，所述风电机组总成本C_cost表示为：

式中，C_W为单台风电机组造价，C_f为风电场投资成本，C_m为运行维护费用，N为风电机组台数。

4.根据权利要求2所述的风电场风机叶片选型优化方法，其特征在于，所述全寿命周期中整个风电场的发电量P_total表示为：

$P_{total}=k\underset{\mathrm{\θ}={\mathrm{\θ}}_1}{\overset{\mathrm{\θ}}{\Σ}}\left(\underset{v=v_1}{\overset{v_m}{\Σ}}\right(\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{P}_w\·t\left(v\right))\·p(\mathrm{\θ}\left)\right)$

式中：k为全寿命周期年限，θ为风向与Y轴夹角，v为风速，N为风电机组台数，P_w为一台机组在特定风速及风向下的有功出力，t(v)为一年中风速为v的小时数，p(θ)为风向为θ的概率。

5.根据权利要求4所述的风电场风机叶片选型优化方法，其特征在于，计算所述全寿命周期中整个风电场的发电量时，风向与Y轴夹角由风向玫瑰图获得，风速由威布尔分布获得。

6.根据权利要求4所述的风电场风机叶片选型优化方法，其特征在于，计算所述全寿命周期中整个风电场的发电量时，风速考虑尾流效应，根据Lissaman模型，经尾流效应影响后的风速的表达式为：

$v_j=v_i\[1-(1-\sqrt{1-C_T}){\left(\frac{h_i}{h_j}\right)}^{2\mathrm{\α}}{\left(\frac{r_i}{r_d}\right)}^2\left(\frac{A_s}{A_j}\right)\]{\left(\frac{h_j}{h_i}\right)}^{\mathrm{\α}}$

式中：v_i为初始风速，经尾流效应影响后的下游风机风速v_j，h_i、h_j分别为上游风机与下游风机的轮毂高度，r_d为距上游风机d_ij处的尾流半径，d_ij为机组沿风向方向距离，A_s为遮挡部分面积，A_j为下风向风轮扫略面积，r_i为上游风机半径，C_T为风机推力系数。

7.根据权利要求6所述的风电场风机叶片选型优化方法，其特征在于，通过直角坐标与极坐标变换求得两风电机组的相对位置关系，简化所述经尾流效应影响后的风速的计算过程，具体地，当风向变化时，Lissaman模型中参数v_i、r_i、r_j、h_i、h_j均不变，r_j为下游风机半径，只有代表风机相对位置的x_ij、d_ij随风向变化而改变，通过坐标轴的旋转，令坐标轴与风向变化一致，利用极坐标变换表示风向变化角与机组的横纵向距离x_ij、d_ij的关系：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_{ij}=x_i-x_j={\mathrm{\ρ}}_i{\mathrm{cos\θ}}_i-{\mathrm{\ρ}}_j{\mathrm{cos\θ}}_j\\ d_{ij}=y_i-y_j={\mathrm{\ρ}}_i{\mathrm{sin\θ}}_i-{\mathrm{\ρ}}_j{\mathrm{sin\θ}}_j\end{array}\right.$

式中，(x_i，y_i)、(x_j，y_j)分别为两风电机组的直角坐标，(ρ_i,θ_i)、(ρ_j,θ_j)分别为两风电机组的极坐标，进而，简化后的风速的表达式为：

v_j＝f(v_i,h_i,h_j,r_i,r_j,x_ij,d_ij)。

8.根据权利要求4所述的风电场风机叶片选型优化方法，其特征在于，计算所述全寿命周期中整个风电场的发电量时，一台机组在特定风速及风向下的有功出力的获取方式为：

获得多台相同系列风电机组的功率曲线，将所述功率曲线进行拟合，再利用插值法获得相应风速及风向下的有功出力。