【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備建造，特別涉及考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法。
技術(shù)介紹
1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(簡稱風(fēng)機(jī))是一種將空氣中的風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置，風(fēng)電場(chǎng)一般由2臺(tái)及以上的風(fēng)機(jī)構(gòu)成，每臺(tái)風(fēng)機(jī)安裝的地理位置稱為該風(fēng)機(jī)的機(jī)位點(diǎn)。
2、風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)位排布是提高風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量的關(guān)鍵因素之一，通過進(jìn)行合理的機(jī)位點(diǎn)排列布置，可以在安全風(fēng)機(jī)間距條件下最大限度的捕捉風(fēng)能，提高風(fēng)電場(chǎng)的整體發(fā)電效率。
3、為了最大化的利用場(chǎng)地面積及風(fēng)資源特性，一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)中可能需要混合排列多種不同風(fēng)機(jī)機(jī)型，例如風(fēng)機(jī)容量不同、葉輪直徑不同、葉輪中心高度不同等，這種情況為風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位點(diǎn)布置帶來了更大難度。
4、傳統(tǒng)機(jī)位點(diǎn)布置方法通常采用手動(dòng)經(jīng)驗(yàn)布置、或基于層流模型簡化布置后再配合人工調(diào)整，這些方法在涉及到復(fù)雜地形(例如山地)、用地屬性限制、多機(jī)型混排的情況下適用性較差。
5、因此，如何實(shí)現(xiàn)在風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行單/混排機(jī)型的機(jī)位排布尋優(yōu)，并能夠靈活考慮風(fēng)機(jī)安全間距和用地限制因素成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本專利技術(shù)提供考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法，實(shí)現(xiàn)的目的是實(shí)現(xiàn)在風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行單/混排機(jī)型的機(jī)位排布尋優(yōu)，并能夠靈活考慮風(fēng)機(jī)安全間距和用地限制因素。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)公開了考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法，包括如下步驟：
3、步驟1、建立風(fēng)電場(chǎng)區(qū)每一目標(biāo)高層的三維
4、步驟2、根據(jù)所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜尋找指定條件下的最優(yōu)機(jī)位排布方案；所述指定條件包括主風(fēng)向、風(fēng)機(jī)間距限制、混排機(jī)型及個(gè)數(shù)。
5、優(yōu)選的，步驟1具體如下：
6、步驟1.1、基于微觀地圖對(duì)風(fēng)能圖譜進(jìn)行坐標(biāo)網(wǎng)格化處理，得到風(fēng)電場(chǎng)區(qū)在每一個(gè)所述目標(biāo)高層的二維微觀風(fēng)能圖譜；
7、步驟1.2、對(duì)多個(gè)所述目標(biāo)高層的所述二維微觀風(fēng)能圖譜進(jìn)行合并處理，得到三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜。
8、優(yōu)選的，步驟1.1具體為：
9、步驟1.1.1、在每個(gè)所述目標(biāo)高層所在的平面上，對(duì)應(yīng)原始風(fēng)能圖譜均設(shè)置一個(gè)與所述原始風(fēng)能圖譜的水平坐標(biāo)相關(guān)的風(fēng)能分布；
10、步驟1.1.2、匹配所述原始風(fēng)能圖譜和風(fēng)電場(chǎng)區(qū)微觀坐標(biāo)地圖的水平坐標(biāo)網(wǎng)格；
11、步驟1.1.3、對(duì)缺失風(fēng)能數(shù)據(jù)的微觀坐標(biāo)格點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)插值填充，得到風(fēng)電場(chǎng)區(qū)在目標(biāo)高層上的與所述風(fēng)電場(chǎng)區(qū)微觀坐標(biāo)地圖的水面坐標(biāo)網(wǎng)格相關(guān)的所述二維微觀風(fēng)能圖譜。
12、更優(yōu)選的，步驟1.2具體為：
13、在風(fēng)電場(chǎng)需要進(jìn)行不同機(jī)型混排的情況下，根據(jù)所述機(jī)型的不同捕風(fēng)高度相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)高層，將多個(gè)所述目標(biāo)高層的所述二維微觀風(fēng)能圖譜進(jìn)行維度合并后得到與水平及高度坐標(biāo)相關(guān)的所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜。
14、更優(yōu)選的，在執(zhí)行步驟1.2時(shí)，還需要設(shè)定邊界余量，對(duì)所述風(fēng)電場(chǎng)區(qū)外邊界可用范圍進(jìn)行縮比處理，得到縮比后的所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜，具體如下：
15、根據(jù)所述風(fēng)電場(chǎng)區(qū)已有的用地紅線數(shù)據(jù)，在所述風(fēng)電場(chǎng)區(qū)以內(nèi)范圍設(shè)定余量距離，并通過代碼在所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜的外邊界沿水平坐標(biāo)法向內(nèi)縮所述余量距離，同時(shí)將內(nèi)縮所述余量距離形成的避讓區(qū)內(nèi)的坐標(biāo)格點(diǎn)風(fēng)能大小置為0，得到縮比后的所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜。
16、更優(yōu)選的，在執(zhí)行步驟1.2時(shí)，還需要設(shè)定局部避讓區(qū)，去除所述風(fēng)電場(chǎng)區(qū)的所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜在所述局部避讓區(qū)內(nèi)的坐標(biāo)格點(diǎn)數(shù)據(jù)，得到場(chǎng)區(qū)實(shí)際可用地的所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜，具體如下：
17、根據(jù)所述風(fēng)電場(chǎng)區(qū)已有的避讓要求，通過代碼在所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜的外邊界內(nèi)形成避讓區(qū)，再通過代碼判斷所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜的坐標(biāo)格點(diǎn)是否位于所述避讓區(qū)范圍內(nèi)；若是，則將位于所述避讓區(qū)的坐標(biāo)格點(diǎn)的風(fēng)能大小置為0，即可得到場(chǎng)區(qū)實(shí)際可用地的所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜。
18、優(yōu)選的，步驟2具體如下：
19、步驟2.1、旋轉(zhuǎn)所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜的坐標(biāo)軸系至與主風(fēng)向平行，具體為：
20、將所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜中所有數(shù)據(jù)從原三維坐標(biāo)系通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算變更至與主風(fēng)向平行的新三維坐標(biāo)系中，得到與所述新三維坐標(biāo)系主風(fēng)向三維坐標(biāo)相關(guān)的下與原所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜中所有數(shù)據(jù)均對(duì)應(yīng)的新數(shù)據(jù)所述三維微觀風(fēng)能圖譜；
21、所述新三維坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸分別為w軸、v軸和z軸；其中w軸和v軸為與水平面平行的軸；
22、在所述新三維坐標(biāo)系下設(shè)置最小允許風(fēng)機(jī)間距，沿所述w軸和所述v軸的所述最小允許風(fēng)機(jī)間距分別為lw和lv；
23、步驟2.2、將所述新三維坐標(biāo)系下的所述三維微觀風(fēng)能圖譜按風(fēng)能值進(jìn)行降序排列，得到降序風(fēng)能圖譜；
24、步驟2.3、根據(jù)不同機(jī)型所需的機(jī)位個(gè)數(shù)，在所述降序風(fēng)能圖譜中依次尋找滿足所述機(jī)型目標(biāo)高層和最小允許風(fēng)機(jī)間距的網(wǎng)格點(diǎn)位作為備選機(jī)位點(diǎn)，直到所有所述機(jī)型的所述備選機(jī)位點(diǎn)滿足所需個(gè)數(shù)。
25、更優(yōu)選的，步驟2.3具體如下：
26、所述機(jī)型與所述目標(biāo)高層及所需機(jī)位個(gè)數(shù)的關(guān)系為：有多種機(jī)型，每種機(jī)型匹配一個(gè)目標(biāo)高層，且在該目標(biāo)高層需要若干機(jī)位個(gè)數(shù)；所有機(jī)型的初始已選機(jī)位個(gè)數(shù)為零；
27、步驟2.3.1、所述降序風(fēng)能圖譜的風(fēng)能值由大到小依次排序?yàn)閜1>p2>p3>…>pn；
28、且每個(gè)所述風(fēng)能值均對(duì)應(yīng)一個(gè)三維網(wǎng)格坐標(biāo)點(diǎn)；
29、每一所述三維網(wǎng)格坐標(biāo)點(diǎn)均包括水平坐標(biāo)和高度坐標(biāo)組成；
30、從p1開始依次對(duì)p1、p2、…、pn中每個(gè)所述風(fēng)能值及相應(yīng)的所述三維網(wǎng)格坐標(biāo)點(diǎn)均進(jìn)行如下判斷；
31、步驟2.3.2、判斷每一所述高度坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)高層的匹配機(jī)型已選機(jī)位數(shù)量是否已達(dá)到所需機(jī)位個(gè)數(shù)上限；
32、并，判斷每一所述水平坐標(biāo)周圍沿所述w軸在距離lw以內(nèi)、沿所述v軸在距離lv以內(nèi)范圍是否存在其他的所述已選機(jī)位點(diǎn)；
33、若以上兩個(gè)判斷結(jié)果均為“否”，則將所述三維網(wǎng)格坐標(biāo)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的所述原三維坐標(biāo)系的點(diǎn)位添加為相應(yīng)機(jī)型的備選機(jī)位點(diǎn)，并將相應(yīng)機(jī)型的已選機(jī)位點(diǎn)個(gè)數(shù)加1；
34、若兩個(gè)判斷結(jié)果中有一個(gè)為“是”，則忽略相應(yīng)的所述風(fēng)能值，繼續(xù)判斷下一個(gè)風(fēng)能值，直到所有高度坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)高層的所述機(jī)型的已選機(jī)位個(gè)數(shù)均達(dá)到上限，形成第一套所述風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)位排布方案；
35、所述風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)位排布方案中所有所述備選機(jī)位點(diǎn)的所述風(fēng)能值之和為所述風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)位排布方案的綜合發(fā)電量；
36、在實(shí)際應(yīng)用中，由于不同目標(biāo)高層的風(fēng)能分布及所需機(jī)位個(gè)數(shù)不同的影響，上一次迭代結(jié)果不一定為最優(yōu)方案，需要多次迭代以尋到最優(yōu)。
37、步驟2.3.3、從p1開始逐一去除所有所述風(fēng)能值，并在每一次去除所述風(fēng)能值后對(duì)剩余的所有所述風(fēng)能值及相應(yīng)的所述三維網(wǎng)格坐標(biāo)點(diǎn)均執(zhí)行步驟本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法；其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法，其特征在于，步驟1具體如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法，其特征在于，步驟1.1具體為：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法，其特征在于，步驟1.2具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟1.2時(shí)，還需要設(shè)定邊界余量，對(duì)所述風(fēng)電場(chǎng)區(qū)外邊界可用范圍進(jìn)行縮比處理，得到縮比后的所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜，具體如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟1.2時(shí)，還需要設(shè)定局部避讓區(qū)，去除所述風(fēng)電場(chǎng)區(qū)的所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜在所述局部避讓區(qū)內(nèi)的坐標(biāo)格點(diǎn)數(shù)據(jù)，得到場(chǎng)區(qū)實(shí)際可用地的所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜，具體如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法，其特征在于，步驟2具體如下：>
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法，其特征在于，步驟2.3具體如下：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法，其特征在于，在完成步驟2后，所述風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)位排布方案中每個(gè)所述備選機(jī)位點(diǎn)的風(fēng)能值分布為PA，所述備選機(jī)位點(diǎn)在其他未涉及的更高高層風(fēng)能圖譜上的風(fēng)能值分布為PB；根據(jù)PB與PA數(shù)值之差進(jìn)行降序排列得到可抬升發(fā)電量序列；再根據(jù)機(jī)型混排需求選擇所述可抬升發(fā)電量序列中排序靠前的機(jī)位點(diǎn)進(jìn)行高層抬升和機(jī)型升容。
...【技術(shù)特征摘要】
1.考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法；其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法，其特征在于，步驟1具體如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法，其特征在于，步驟1.1具體為：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法，其特征在于，步驟1.2具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟1.2時(shí)，還需要設(shè)定邊界余量，對(duì)所述風(fēng)電場(chǎng)區(qū)外邊界可用范圍進(jìn)行縮比處理，得到縮比后的所述三維網(wǎng)格化微觀風(fēng)能圖譜，具體如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮多機(jī)型混排的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位排布尋優(yōu)方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟1.2時(shí)，還需要設(shè)定局部...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙鷹，唐荊，徐以強(qiáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海電力設(shè)計(jì)院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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