一种风电场风电机组选型方法、系统、存储介质及设备与流程

本发明属于风电机组发电，涉及一种风电场风电机组选型方法、系统、存储介质及设备。

背景技术：

1、随着风电进入平价时代及风电机组价格不断下探，精细化的风电机组选型已成为影响风电场投资经济性最大化的主要因素之一。

2、各地区风资源条件迥异，特殊地形、特殊风速分布等特定场址特点鲜明传统的风电机组选型方法，即基于风电机组理论设计功率曲线、机组载荷安全性、风电场实际风频直接进行机组选型，已不能有效满足风电场投资经济性要求。风电机组设备提供商在设计机组时，往往选择在同一类型机组平台内适配多款叶片或塔筒高度，以有效应对不同风资源类型的机组选型，但是这种选型方法并未考虑目标风电场的风频特点，也为考虑风电机组的实际发电量和实际投资收益，导致最终的选型不够优化，风电机组的选型效率低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中风电机组的选型的参考条件和方法较为单一，导致选型效率低，的问题，提供一种风电场风电机组选型方法、系统、存储介质及设备，考虑根据目标风电场的风频特点进行调整机组理论设计功率曲线，通过降低额定风速附近的额定功率，降低风电机组极限载荷值，进而可以选择更大的风轮直径，使得风电机组在整个风速区间内发电量高于传统选型方法，在最终的选型中，以机组年发电量为设计目标，通过迭代计算不同风轮直径、机组理论功率曲线调整、整机载荷安全性复核、机组切入切出风速范围等多变量，实现最优的风电场风电机组选型方法，实现风电场风电机组投资收益最大化。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种风电场风电机组选型方法，包括以下步骤：

4、调整风电机组中叶轮直径或塔筒高度；

5、基于调整后的风电机组，计算风电机组的极限载荷和疲劳载荷是否超出安全阈值；

6、若风电机组的极限载荷和疲劳载荷超出安全阈值则对部分极限工况和疲劳工况进行限功率调整，直至风电机组的各载荷参数满足安全阈值时，计算该组风电机组的年发电量和投资收益；

7、基于不同风电机组的年发电量和投资收益，进行迭代优化，确定待选机组。

8、本发明的进一步改进在于：

9、若风电机组的极限载荷和疲劳载荷超出安全阈值，进行限功率调整时，包括更换风轮直径或塔筒组合。

10、当极限载荷超出安全阈值时，则降低额定风速vrate±δm/s(δ＝1～2)的功率。

11、当疲劳载荷超出安全阈值时，则结合实际风频对部分载荷工况进行限功率调整。

12、所述计算疲劳载荷包括以下步骤：

13、编制疲劳载荷计算工况表，计算出疲劳载荷工况对应的载荷时间序列，基于雨流计数法和对应风频，计算各疲劳载荷工况对应的疲劳损伤和等效疲劳载荷。

14、计算风电机组年发电量aep包括以下步骤：

15、

16、式中，aep表示机组年发电量；pi表示风速；vi对应的机组功率；fi表示风速vi对应的风频。

17、一种风电场风电机组选型系统，包括以下步骤：

18、调整模块，用于调整风电机组中叶轮直径或塔筒高度；

19、载荷计算模块，用于基于调整后的风电机组，计算风电机组的极限载荷和疲劳载荷是否超出安全阈值；

20、载荷调整模块，用于若风电机组的极限载荷和疲劳载荷超出安全阈值则对部分极限工况和疲劳工况进行限功率调整，直至风电机组的各载荷参数满足安全阈值时，计算该组风电机组的年发电量和投资收益；

21、机组确定模块，用于基于不同风电机组的年发电量和投资收益，进行迭代优化，确定待选机组。

22、进一步的，所述载荷调整模块还用于若风电机组的极限载荷和疲劳载荷超出安全阈值，进行限功率调整时，包括更换风轮直径或塔筒组合。

23、一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明任一项所述方法的步骤。

24、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明任一项所述方法的步骤。

25、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

26、本发明公开了一种风电场风电机组选型方法，考虑风电机组的极限载荷和疲劳载荷，并将其与风电机组的安全阈值进行对比调整，保证将风电机组在整个风速区间内发电量高于传统选型方法，并在此基础上，再计算风电机组的发电量和实际的投资收益，并对其计算结果进行迭代优化，选出最优的风电机组，本发明将投资收益率、年发电量、机组实际风频、载荷安全性、机组选型要求进行算法结合，能够实现最优的风电场风电机组选型，同时也实现风电场风电机组投资收益最大化，与传统风电机组选项方法相比，受限于不受部分极限或疲劳工况载荷的约束，能充分利用风电场特定场址风资源特点，实现发电收益最大化。

技术特征：

1.一种风电场风电机组选型方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种风电场风电机组选型方法，其特征在于，若风电机组的极限载荷和疲劳载荷超出安全阈值，进行限功率调整时，包括更换风轮直径或塔筒组合。

3.根据权利要求1所述的一种风电场风电机组选型方法，其特征在于，当极限载荷超出安全阈值时，则降低额定风速vrate±δm/s(δ＝1～2)的功率。

4.根据权利要求1所述的一种风电场风电机组选型方法，其特征在于，当疲劳载荷超出安全阈值时，则结合实际风频对部分载荷工况进行限功率调整。

5.根据权利要求4所述的一种风电场风电机组选型方法，其特征在于，所述计算疲劳载荷包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的一种风电场风电机组选型方法，其特征在于，计算风电机组年发电量aep包括以下步骤：

7.一种风电场风电机组选型系统，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种风电场风电机组选型系统，其特征在于，所述载荷调整模块还用于若风电机组的极限载荷和疲劳载荷超出安全阈值，进行限功率调整时，包括更换风轮直径或塔筒组合。

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种风电场风电机组选型方法、系统、存储介质及设备，考虑风电机组的极限载荷和疲劳载荷，并将其与风电机组的安全阈值进行对比调整，保证将风电机组在整个风速区间内发电量高于传统选型方法，并在此基础上，再计算风电机组的发电量和实际的投资收益，并对其计算结果进行迭代优化，选出最优的风电机组，本发明将投资收益率、年发电量、机组实际风频、载荷安全性、机组选型要求进行算法结合，能够实现最优的风电场风电机组选型，同时也实现风电场风电机组投资收益最大化，与传统风电机组选项方法相比，受限于不受部分极限或疲劳工况载荷的约束，能充分利用风电场特定场址风资源特点，实现发电收益最大化。

技术研发人员：胡鹏飞,张林伟,李晖,曹伟,张超,闫涛,于梦莎,刘牧,王健壮,褚衍超,刘建鹏,王奇,刘鹏程,刘乃硕
受保护的技术使用者：华能烟台风力发电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29