公開了一種用于實時預(yù)測包括多個風(fēng)力渦輪機(1)的風(fēng)電場(1)的風(fēng)力條件的方法，該風(fēng)電場(1)布置在風(fēng)電場場址處。提供與風(fēng)電場場址相關(guān)的場址特定平均風(fēng)流模式的第一庫(9)和非場址特定湍流模式的第二庫(10)。在風(fēng)電場場址內(nèi)的多個位置處測量天氣數(shù)據(jù)，并且基于測量的天氣數(shù)據(jù)，基于第一庫(9)選擇平均風(fēng)流模式并基于第二庫(10)選擇湍流模式。基于選擇的平均風(fēng)流模式和選擇的湍流模式，對風(fēng)電場場址的場址特定風(fēng)流場進行建模，并且基于場址特定風(fēng)流場來預(yù)測風(fēng)電場(1)的風(fēng)力條件。場來預(yù)測風(fēng)電場(1)的風(fēng)力條件。場來預(yù)測風(fēng)電場(1)的風(fēng)力條件。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種用于實時預(yù)測風(fēng)電場的風(fēng)力條件的方法
[0001]本專利技術(shù)涉及一種用于實時地，并且不需要在風(fēng)電場的場址處進行繁重數(shù)據(jù)處理地預(yù)測包括多個風(fēng)力渦輪機的風(fēng)電場的風(fēng)力條件的方法。
技術(shù)介紹
[0002]在操作風(fēng)力渦輪機時，風(fēng)力渦輪機的位置處的風(fēng)力條件(諸如風(fēng)速、風(fēng)向、湍流條件等)的測量結(jié)果通常被用作控制輸入。由此，確保了風(fēng)力渦輪機以在給定情況下獲得最佳電力生產(chǎn)，并且不會使風(fēng)力渦輪機承受過大負載的方式進行操作。
[0003]有時可能期望預(yù)測風(fēng)力條件，即在風(fēng)力條件實際發(fā)生之前預(yù)見風(fēng)力渦輪機將經(jīng)歷的風(fēng)力條件，因為由此可以在風(fēng)力渦輪機的操作中采取預(yù)防措施。例如，這可能在極端天氣事件、超強局部陣風(fēng)、高湍流等情況下是相關(guān)的。此外，對于布置在風(fēng)電場中的風(fēng)力渦輪機，獲得風(fēng)電場的這種條件的早期預(yù)警可能是特別相關(guān)的。此外，這種風(fēng)力條件預(yù)測可以使風(fēng)力渦輪機的控制對傳感器故障等具有彈性。例如，如果風(fēng)力渦輪機丟失了傳感器信息，則可以基于預(yù)測的風(fēng)力條件而不是基于測量的風(fēng)力條件來維持風(fēng)力渦輪機的操作。
[0004]例如，可以通過基于風(fēng)力測量結(jié)果和準確的場址特定流量模型執(zhí)行實時計算來獲得對風(fēng)電場的風(fēng)力條件的短期預(yù)測。然而，這種計算需要風(fēng)電場的場址處的大量處理能力。此外，如果要獲得足夠的精度，則可能無法及時執(zhí)行計算來允許風(fēng)力渦輪機采取預(yù)防措施，即使在風(fēng)電場處能夠獲得大量的處理能力也是如此。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0005]本專利技術(shù)的實施例的目的是提供一種用于在不需要風(fēng)電場的場址處的大量處理能力的情況下實時預(yù)測風(fēng)電場的風(fēng)力條件的方法。
[0006]本專利技術(shù)的實施例的另一個目的是提供一種用于以準確的方式實時預(yù)測風(fēng)電場的風(fēng)力條件的方法。
[0007]本專利技術(shù)提供了一種用于實時預(yù)測包括多個風(fēng)力渦輪機的風(fēng)電場的風(fēng)力條件的方法，所述風(fēng)電場布置在風(fēng)電場場址處，所述方法包括以下步驟：
[0008]?
提供與所述風(fēng)電場場址相關(guān)的場址特定平均風(fēng)流模式的第一庫，
[0009]?
提供非場址特定湍流模式的第二庫，
[0010]?
測量所述風(fēng)電場場址內(nèi)的多個位置處的天氣數(shù)據(jù)，
[0011]?
基于測量的天氣數(shù)據(jù)，基于所述第一庫選擇平均風(fēng)流模式并基于所述第二庫選擇湍流模式，
[0012]?
基于選擇的平均風(fēng)流模式和選擇的湍流模式，對所述風(fēng)電場場址的場址特定風(fēng)流場進行建模，以及
[0013]?
基于所述場址特定風(fēng)流場來預(yù)測所述風(fēng)電場的風(fēng)力條件。
[0014]因此，本專利技術(shù)提供了一種用于實時預(yù)測風(fēng)電場的風(fēng)力條件的方法。在本上下文中，術(shù)語“風(fēng)電場”應(yīng)被解釋為是指共享將電力傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施的一組至少兩個風(fēng)力渦
輪機。因此，風(fēng)電場包括多個風(fēng)力渦輪機。風(fēng)電場的風(fēng)力渦輪機可以布置在地理場址(即風(fēng)電場址點)處，并且優(yōu)選地由至少一個中央控制單元(有時被稱為發(fā)電廠控制器(PPC))控制。
[0015]在本上下文中，術(shù)語“風(fēng)力條件”應(yīng)被解釋為是指與風(fēng)相關(guān)的并且風(fēng)電場的風(fēng)力渦輪機所經(jīng)歷的條件。風(fēng)力條件可以例如包括風(fēng)向、風(fēng)速、湍流條件、陣風(fēng)條件、風(fēng)切變等。
[0016]在根據(jù)本專利技術(shù)的方法中，初始時提供與風(fēng)電場場址相關(guān)的場址特定平均風(fēng)流模式的第一庫。在本上下文中，術(shù)語“場址特定平均風(fēng)流模式”應(yīng)被解釋為是指覆蓋整個風(fēng)電場場址的模式，該模式指定在給定時間段內(nèi)，在風(fēng)電場場址的每個位置處發(fā)生，或者至少在對應(yīng)于風(fēng)電場的風(fēng)力渦輪機中的每一個的位置處發(fā)生的平均風(fēng)力條件。第一庫的風(fēng)流模式是場址特定的，因為它們考慮了風(fēng)電場場址的某些特征，諸如地形、植被、粗糙度、風(fēng)力渦輪機的位置、主導(dǎo)風(fēng)向、風(fēng)力和天氣條件的晝夜變化、風(fēng)力和天氣條件的季節(jié)變化等。因此，第一庫的場址特定風(fēng)流模式形成了在各種條件下(諸如一天中的時間、一年中的時間、當前風(fēng)力條件等)，風(fēng)電場場址在在不久的將來的預(yù)期平均風(fēng)流的集合。
[0017]第一庫的平均風(fēng)流模式可以使用風(fēng)電場場址的準確流動模型(諸如CFD模型或耦合天氣模型)和/或基于先前獲得的風(fēng)電場場址處的風(fēng)模式的測量結(jié)果來計算。這將在下面更詳細地描述。
[0018]此外，還提供了非場址特定湍流模式的第二庫。在本上下文中，術(shù)語“非場址特定湍流模式”應(yīng)被解釋為是指鑒于當前發(fā)生的風(fēng)力條件指定在不久的將來的預(yù)期湍流條件的模式。湍流模式可以例如指定時間和/或空間尺度上的湍流強度和/或湍流渦流。第二庫的湍流模式是非場址特定的，或者是與場址無關(guān)的，因為特定于風(fēng)電場場址的特征沒有被考慮在內(nèi)，可能除了非常通用的特征(諸如“離岸”、“丘陵”、“熱帶氣候”等)之外。例如，湍流模式可以很好地代表在大氣中觀察到的高分辨率湍流。
[0019]第二庫的湍流模式也可以使用準確的流動模型(諸如從光譜張量方法獲得的合成湍流，例如曼模型)，和/或基于先前獲得的風(fēng)力條件的測量結(jié)果(特別是湍流條件)來計算。這將在下面更詳細地描述。由于湍流模式是非場址特定的，因此這種先前測量結(jié)果不需要在風(fēng)電場場址處獲得，而是可以從大量位置獲得。因此，大量測量數(shù)據(jù)可用于生成第二庫的湍流模式。
[0020]因此，可能需要大量處理能力和/或時間來提供第一庫以及第二庫。然而，由于第一庫和第二庫是預(yù)先提供的，并且很容易從風(fēng)電場生命周期的設(shè)計階段中發(fā)生的建模工作中獲得，因此可以在需要實時預(yù)測風(fēng)電場的風(fēng)力條件的時間點之前很好地執(zhí)行這種處理。此外，該處理不需要在風(fēng)電場處進行，而是可以在可獲得所需處理能力的合適的數(shù)據(jù)中心執(zhí)行。
[0021]當需要實時預(yù)測風(fēng)電場的風(fēng)力條件時，在風(fēng)電場場址內(nèi)的多個位置處測量天氣數(shù)據(jù)。在本上下文中，術(shù)語“天氣數(shù)據(jù)”應(yīng)被解釋為是指與風(fēng)電場場址處發(fā)生的天氣相關(guān)的數(shù)據(jù)，諸如風(fēng)速、風(fēng)向、湍流條件、風(fēng)切變、溫度、濕度、降水量、空氣密度等。天氣數(shù)據(jù)可以借助于布置在風(fēng)電場的風(fēng)力渦輪機處或形成風(fēng)力渦輪機的一部分的傳感器，借助于布置在風(fēng)電場場址內(nèi)的一個或多個氣象桅桿，通過衛(wèi)星測量結(jié)果，通過激光雷達測量結(jié)果等來測量。
[0022]基于測量的天氣數(shù)據(jù)，基于第一庫選擇平均風(fēng)流模式，并基于第二庫選擇湍流模式。因此，選擇的平均風(fēng)流模式和湍流模式反映了風(fēng)電場場址當前發(fā)生的實際天氣條件，并
利用了在生成第一庫和第二庫時執(zhí)行的預(yù)計算。因此，該步驟不需要大量的處理能力，但仍會考慮以測量的天氣數(shù)據(jù)形式存在的當時的邊界條件。
[0023]平均風(fēng)流模式和/或湍流模式可以通過簡單地分別選擇已經(jīng)形成第一或第二庫的一部分的模式中的一個來選擇。作為替代，第一庫和第二庫的兩個或更多個風(fēng)流模式和/或湍流模式可以分別形成選擇的風(fēng)流模式和湍流模式的基礎(chǔ)。這將在下面更詳細地描述。
[0024]接下來，基于選擇的平均風(fēng)流模式和選擇的湍流模式，對風(fēng)電場場址的場址特定風(fēng)流場進行建模。因此，選擇的平均風(fēng)流模式的場址特定信息與選擇的湍流模式的非場址特定信息合并以形成準確的場址特定風(fēng)流場，該場址特定風(fēng)流場考慮了預(yù)期的平均風(fēng)流以及預(yù)期的湍流條件。此外，由于場址特定風(fēng)流場是基于選擇的平均風(fēng)流模式和選擇的湍流模式進行建模的，因此已經(jīng)執(zhí)行了為了對本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于實時預(yù)測包括多個風(fēng)力渦輪機(1)的風(fēng)電場(1)的風(fēng)力條件的方法，所述風(fēng)電場(1)布置在風(fēng)電場場址處，所述方法包括以下步驟：
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提供與所述風(fēng)電場場址相關(guān)的場址特定平均風(fēng)流模式的第一庫(9)，
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提供非場址特定湍流模式的第二庫(10)，
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測量所述風(fēng)電場場址內(nèi)的多個位置處的天氣數(shù)據(jù)，
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基于測量的天氣數(shù)據(jù)，基于所述第一庫(9)選擇平均風(fēng)流模式，并基于所述第二庫(10)選擇湍流模式，
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基于選擇的平均風(fēng)流模式和選擇的湍流模式，對所述風(fēng)電場場址的場址特定風(fēng)流場進行建模，以及
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基于所述場址特定風(fēng)流場來預(yù)測所述風(fēng)電場(1)的風(fēng)力條件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，實時或準實時地執(zhí)行測量天氣數(shù)據(jù)、選擇平均風(fēng)流模式和湍流模式以及對場址特定風(fēng)流場進行建模的步驟。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，對場址特定風(fēng)流場進行建模的步驟還基于布置在所述風(fēng)電場(1)中的風(fēng)力渦輪機(2)的尾流效應(yīng)。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，提供與所述風(fēng)電場場址相關(guān)的場址特定平均風(fēng)流模式的第一庫(9)的步驟包括基于與所述風(fēng)電場場址相關(guān)的歷史天氣數(shù)據(jù)將平均風(fēng)流模式建模為一天中的時間的函數(shù)和/或一年中的時間的函數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，提供場址特定平均風(fēng)流模式的第一庫(9)的步驟還考慮所述風(fēng)電場場址的已知地形特征。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，提供非場址特定湍流模式的第二庫(10)的步驟包括基于一般拓撲特征對湍流模式進行建模。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，測量所述風(fēng)電場場址內(nèi)的多個位置處的天氣數(shù)據(jù)的步驟包括測量所述風(fēng)電場場址內(nèi)的多個位置處的風(fēng)力數(shù)據(jù)。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，基于所述第一庫(9)選擇平均風(fēng)流模式的步驟包括以下步驟：
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將測量的天氣數(shù)據(jù)和與所述第一庫(9)的平均風(fēng)流模式相關(guān)的天氣數(shù)據(jù)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：E，
申請(專利權(quán))人：維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)集團公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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