一种海上风电场发电量计算方法、计算系统及计算终端与流程

所属的技术人员能够理解，本发明提供的海上风电场发电量计算方法及计算系统各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。本发明提供的海上风电场发电量计算方法及计算系统中，可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或电力服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(示例性的讲利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

背景技术：

1、随着海上风电发展越来越迅速，许多地区已经或正在建设大型海上风电场。特别在一些海岸线较长，海上风能资源较丰富的地区，需要准确评估风能资源对海上风电场投资建设。

2、海面粗糙度是影响海上风能评估的重要因素，海面粗糙度不仅依赖于风速，还与海浪有关，海浪的强度和传播影响了海面粗糙度的分布。而海浪作为一种实时动态变量，在传统海上风电场发电量计算中并未被考虑进去，降低了海上风能资源评估的精度，导致海上风电场发电量计算产生较大的偏差。

技术实现思路

1、本发明提供一种海上风电场发电量计算方法，实现了考虑实时动态海浪情况下的海上风电场的发电量计算。

2、海上风电场发电量计算方法包括：

3、步骤一、获取预设时间序列的海浪数据；

4、步骤二、获取与所述时间序列的海浪数据同期的风资源数据；

5、步骤三、依据所述时间序列的海浪数据，采用ty01方案计算海面粗糙度与海浪的关系，得到时间序列海面粗糙度数据；

6、步骤四、将时间序列海面粗糙度数据按照大小分为n类；

7、步骤五、依据风资源数据中的时间序列气温数据，采用温度梯度法将大气稳定度分为六类；

8、步骤六、结合n类时间序列海面粗糙度和六类大气稳定度组合为6×n个大气稳定度-粗糙度组合；

9、步骤七、构建6×n个cfd流场模型；

10、步骤八、计算时间序列段功率数据；

11、步骤九、将6×n个时间序列段功率数据，按照时间先后顺序排列组合，整合统计计算得到海上风电场各风电机组的发电量，综合后得到整个海上风电场的发电量结果。

12、进一步需要说明的是，步骤一中通过观测站收集或swan模式模拟得到一完整年及以上的时间序列海浪数据；

13、海浪数据包括：有效波高和谱峰周期。

14、进一步需要说明的是，步骤二中通过测风塔实测数据或wrf模拟得到与时间序列海浪数据同期的风资源数据；风资源数据包括：距海面不同高度的时间序列风速、风向、气温以及气压数据。

15、进一步需要说明的是，大气稳定度-粗糙度组合分类方法包括：

16、将计算所得到的时间序列海面粗糙度数据按照大小分为n类，得到包含海面粗糙度数据的n个时间序列段，构建粗糙度与大气稳定度相互关系，每一类时间序列海面粗糙度数据皆存在不同的大气稳定度，结合六类大气稳定度组合为6×n个大气稳定度-粗糙度组合。

17、进一步需要说明的是，步骤七中构建6×n个cfd流场模型方法包括：

18、采用风资源cfd软件进行海上风电场建模，并通过所述6×n个“大气稳定度-粗糙度”组合分别进行cfd流场建模，使每一个大气稳定度-粗糙度组合分别对应一种cfd流场模型，共得到6×n个cfd流场模型。

19、进一步需要说明的是，所述风资源cfd软件包括windsim软件、wt软件、或wasp软件。

20、进一步需要说明的是，步骤八中时间序列段功率数据计算方法包括：

21、根据所述6×n个大气稳定度-粗糙度组合，将风资源数据分为6×n个时间序列段，将所述6×n个风资源时间序列段数据，按照时间序列段一一对应的关系，输入对应同样大气稳定度-粗糙度组合的cfd流场模型中，通过计算得到海上风电场各风电机组的6×n个时间序列段功率数据。

22、进一步需要说明的是，步骤三ty01方案所对应的海面粗糙度计算公式为，

23、

24、其中， z0为海面粗糙度， hs为有效波高， lp为有效波长， v为动力粘滞系数，为摩擦速度；

25、有效波长 lp的求解公式为 lp= gtp/(2)× tp，其中， g为重力加速度， tp为谱峰周期；

26、摩擦速度的求解公式为，其中， c10为阻力系数， u10为海面10m高度处的风速；

27、阻力系数 c10的求解公式为 c10=0.5×10-3，其中， u10为海面10m高度处的风速。

28、本发明还提供一种海上风电场发电量计算系统，系统包括：数据获取模块、海面粗糙度计算模块、海面粗糙度分类模块、大气稳定度分类模块、稳定度粗糙度组合模块、模型构建模块、功率数据计算模块以及发电量计算模块；

29、数据获取模块，用于获取预设时间序列的海浪数据；以及获取与所述时间序列的海浪数据同期的风资源数据；

30、海面粗糙度计算模块用于依据所述时间序列的海浪数据，采用ty01方案计算海面粗糙度与海浪的关系，得到时间序列海面粗糙度数据；

31、海面粗糙度分类模块用于将时间序列海面粗糙度数据按照大小分为n类；

32、大气稳定度分类模块用于依据风资源数据中的时间序列气温数据，采用温度梯度法将大气稳定度分为六类；

33、稳定度粗糙度组合模块用于结合n类时间序列海面粗糙度和六类大气稳定度组合为6×n个大气稳定度-粗糙度组合；

34、模型构建模块用于构建6×n个cfd流场模型；

35、功率数据计算模块用于计算时间序列段功率数据；

36、发电量计算模块用于将6×n个时间序列段功率数据，按照时间先后顺序排列组合，整合统计计算得到海上风电场各风电机组的发电量，综合后得到整个海上风电场的发电量结果。

37、本发明还提供一种计算终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上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程序时实现海上风电场发电量计算方法的步骤。

38、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

39、本发明提供的基于时间序列海浪数据的海上风电场发电量计算方法通过对时间序列海浪数据、时间序列风资源数据的收集处理，采用随海浪变化的海面粗糙度计算方法计算时间序列海面粗糙度并将其分类，利用温度梯度法对大气稳定度进行分类，根据大气稳定度-粗糙度的组合分别对cfd流场进行建模，计算出每一种cfd流场模型下各风电机组的时间序列功率数据，按照时间先后顺序排序得到各风电机组的发电量，从而计算得到整个海上风电场的发电量。不仅充分考虑到时间序列海浪数据的变化通过对海面粗糙度造成影响进而影响到海上风电场的发电量，又结合不同的大气稳定度，使海上风电场的发电量评估更加精确，对海上风电场的选址、风机排布以及投资效益评估具有较高的参考价值。