一种风电基地流场模拟方法、装置、计算机设备及介质与流程

本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种风电基地流场模拟方法、装置、计算机设备及介质。

背景技术：

1、在进行新能源电站运维时，需要对新能源电站的资源进行评估，在大型风电场中大型风电基地尾流效应和精细化模拟技术是困扰风电基地开发的重要技术问题。

2、目前，在大型风电基地内部风资源(流场流动特性)评估方面，主要的模拟评估方法有基于单机尾流的尾流叠加法。工程上常用的是尾流叠加法，目前已经嵌套进风电场设计软件，如windsim和wasp等。

3、然而，在风电基地中，多个风电场之间的尾流效应会相互之间产生影响。基于单机尾流的尾流叠加法只考虑到了单独的一个风电场的尾流效应，无法有效评估多个风电场之间的场间尾流效应，进而导致无法精细化模拟风电场所在区域的流场分布情况。

技术实现思路

1、为准确模拟目标风电场所在区域的流场分布情况，本发明提出了一种风电基地流场模拟方法、装置、计算机设备及介质。

2、第一方面，本发明提供了一种风电基地流场模拟方法，方法包括：

3、获取目标风电场所在风电基地中各风电场的机组数据；

4、根据各机组数据，以及预构建的大涡模拟模型，计算各风电场的等效粗糙度；

5、根据各等效粗糙度，模拟目标风电场的第一预设尺度分量和第二预设尺度分量。

6、单个风电场所获取的动量来自通过风轮上下游气流的动量差异。然而大型风电基地的尺寸可以达到几公里甚至几十公里，风电基地内部流向区域稳定，此时风电机组吸收的主要动量来自整个风电基地动量的上下输运。此时，目标风电场的流场分布应该考虑风电基地中多个风电场和大气边界层的交互作用，而不是仅考虑单个风电场的尾流效应。通过上述方法，根据目标风电场所在风电基地中多个风电场的机组数据输入至高精度的大涡模拟模型中，计算各风电场的等效粗糙度，然后根据多个风电场的等效粗糙度模拟得到目标风电场中的第一预设尺度风量和第二预设尺度风量，通过多个风电场的等效粗糙度来表征风电基地中各个风电场对目标风电场的流场影响，模拟目标风电场的尾流效应，相较于相关技术中仅仅考虑单个风电场的尾流效应，本发明提供的方法考虑到了风电基地中多个风电场流场分布之间的互相影响，提高模拟目标风电场流场分布的准确性。

7、在一种可选的实施方式中，根据机组数据，以及预构建的大涡模拟模型，计算风电场的等效粗糙度，包括：

8、根据风电场的机组数据，计算风电场的总推力；

9、根据风电场的总推力和大涡模拟模型，计算风电场的等效粗糙度。

10、在一种可选的实施方式中，根据风电场的机组数据，计算风电场的总推力，包括：

11、根据风电场的机组数据，计算风电场的壁面应力；

12、将壁面应力作为边界条件，利用预构建的致动盘模型，计算风电场的总推力。

13、在一种可选的实施方式中，根据风电场的总推力和大涡模拟模型，计算风电场的等效粗糙度，包括：

14、将风电场的总推力作为边界条件，利用大涡模拟模型，计算风电场的等效粗糙度。

15、在一种可选的实施方式中，根据各等效粗糙度，模拟目标风电场的第一预设尺度分量和第二预设尺度分量，包括：

16、根据各等效粗糙度，建立风电基地的流场分布模型；

17、将流场分布模型输入至大涡模拟模型中，得到目标风电场的第一预设尺度分量；

18、将流场分布模型输入至预构建的涡粘模型，得到目标风电场的第二预设尺度分量。

19、在一种可选的实施方式中，大涡模拟模型包括计算域水平方向边界条件、计算域顶部边界条件和计算域底部边界条件，将周期边界条件作为计算域水平方向边界条件，将垂直方向速度为零、应力为零作为计算域顶部边界条件，将垂直方向速度为零作为计算域底部边界条件。

20、在一种可选的实施方式中，方法还包括：

21、根据目标风电场的第一预设尺度分量和第二预设尺度分量，确定目标风电场的机组数据。

22、在一种可选的实施方式中，机组数据包括机组排布、机组类型中的至少一种。

23、第二方面，本发明还提供了一种风电基地流场模拟装置，该装置包括：

24、获取模块，用于获取目标风电场所在风电基地中各风电场的机组数据；

25、计算模块，用于根据各机组数据，以及预构建的大涡模拟模型，计算各风电场的等效粗糙度；

26、模拟模块，用于根据各等效粗糙度，模拟目标风电场的第一预设尺度分量和第二预设尺度分量。

27、单个风电场所获取的动量来自通过风轮上下游气流的动量差异。然而大型风电基地的尺寸可以达到几公里甚至几十公里，风电基地内部流向区域稳定，此时风电机组吸收的主要动量来自整个风电基地动量的上下输运。此时，目标风电场的流场分布应该考虑风电基地中多个风电场和大气边界层的交互作用，而不是仅考虑单个风电场的尾流效应。通过上述装置，根据目标风电场所在风电基地中多个风电场的机组数据输入至高精度的大涡模拟模型中，计算各风电场的等效粗糙度，然后根据多个风电场的等效粗糙度模拟得到目标风电场中的第一预设尺度风量和第二预设尺度风量，通过多个风电场的等效粗糙度来表征风电基地中各个风电场对目标风电场的流场影响，模拟目标风电场的尾流效应，相较于相关技术中仅仅考虑单个风电场的尾流效应，本发明提供的装置考虑到了风电基地中多个风电场流场分布之间的互相影响，提高模拟目标风电场流场分布的准确性。

28、在一种可选的实施方式中，计算模块包括：

29、第一计算子模块，用于根据风电场的机组数据，计算风电场的总推力；

30、第二计算子模块，用于根据风电场的总推力和大涡模拟模型，计算风电场的等效粗糙度。

31、在一种可选的实施方式中，第一计算子模块包括：

32、第一计算单元，用于根据风电场的机组数据，计算风电场的壁面应力；

33、第二计算单元，用于将壁面应力作为边界条件，利用预构建的致动盘模型，计算风电场的总推力。

34、在一种可选的实施方式中，第二计算子模块包括：

35、第三计算单元，用于将风电场的总推力作为边界条件，利用大涡模拟模型，计算风电场的等效粗糙度。

36、在一种可选的实施方式中，模拟模块包括：

37、建立子模块，用于根据各等效粗糙度，建立风电基地的流场分布模型；

38、第三计算子模块，用于将流场分布模型输入至大涡模拟模型中，得到目标风电场的第一预设尺度分量；

39、第四计算子模块，用于将流场分布模型输入至预构建的涡粘模型，得到目标风电场的第二预设尺度分量。

40、第三方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行第一方面或第一方面的任一实施方式的风电基地流场模拟方法的步骤。

41、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现第一方面或第一方面的任一实施方式的风电基地流场模拟方法的步骤。