復雜地形風電場風力機優(yōu)化布置研究
發(fā)布時間：2020-07-10 20:25
【摘要】：近年來,風力發(fā)電迅猛發(fā)展,現(xiàn)代風力發(fā)電技術(shù)日益成熟,風電場的前期規(guī)劃與開發(fā)受到了越來越多的重視。其中,風力機優(yōu)化布置是非常關(guān)鍵的核心問題之一。風力機布置方案的優(yōu)劣將直接影響風資源和土地資源的利用率以及風電場的經(jīng)濟效益。如何在給定的風資源與有限的土地面積上,尋找最佳的風力機布置方式,使得在風電場發(fā)電量最大的同時發(fā)電成本最低,從而有效地利用風資源與土地資源,是一個需要深入研究的問題。作者以西南地區(qū)安寧河谷地帶的一風電場作為研究對象,以風電場發(fā)電量最大、尾流影響較小為優(yōu)化目標,建立基于改進的粒子群算法的優(yōu)化計算數(shù)學模型,開展了風力機機位優(yōu)化布置的研究。主要工作如下:(1)收集風電場的測風數(shù)據(jù)并對收集到的風電場測風數(shù)據(jù)進行整理分析,深入分析了解風電場的風速、風向、風能和湍流強度等數(shù)據(jù);(2)在熟悉風資源CFD軟件Meteodyn WT的理論和求解方法的基礎(chǔ)上,利用Meteodyn WT軟件對所選風電場測風數(shù)據(jù)進行CFD求解計算,得到整個風電場各個位置的風速、風向、風能和湍流強度等參數(shù),并采用數(shù)值方法建立風電場地形模型;(3)以風電場發(fā)電量最大、尾流影響較小為優(yōu)化目標,建立基于改進的粒子群算法的優(yōu)化計算模型,對風力機機位進行優(yōu)化布置研究。研究結(jié)果表明,對風電場風力機機位優(yōu)化布置后,其理論發(fā)電量提高了5.58%,可為該風電場今后風力機機位布置提供一定的參考,同時該研究成果也可以應用到其他風電場的規(guī)劃設計中。
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM614
【圖文】：
圖 2.1 各測風塔地理位置示意圖Fig.2.1 Location map of anemometer tower據(jù)每個測風塔測風周期和數(shù)據(jù)完整率，6735#測風塔采用 2008.12-2009.11 平均代表年，8042#與 8051#測風塔采用 2011.5-2012.4 作為代表年。各測風塔不同均風速見表 2.2。表 2.2 各測風塔不同高度月平均風速統(tǒng)計表Tab.2.2 Monthly average wind speed of each anemometer tower at different altitude度2008 年 2009 年12 月 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月0m 4.64 4.31 8.61 7.42 5.22 6.34 4.60 4.15 4.36 4.96 3.27 4.82 0m 4.50 4.13 8.41 7.33 5.06 6.20 4.44 4.04 4.25 4.93 3.11 4.67 0m 4.34 4.04 8.18 7.14 4.95 6.01 4.33 3.85 4.10 4.73 2.99 4.55 0m 4.00 3.68 7.50 6.50 4.48 5.43 3.88 3.50 3.67 4.25 2.70 4.14
圖 2.2 16 扇區(qū)方位示意圖Fig2.2 16 sector azimuth diagram的風向頻率通常用風玫瑰圖來表示。所謂玫瑰圖就是在極坐標圖各個扇區(qū)的頻率分布，以相應的比例長度繪制的形如玫瑰花的圖既可按一天中每個小時去繪制，又可按月份繪制。對繪制的一析比較，就可以得到一天或一年中風向的變化。各個風向上的平均風速和風能進行統(tǒng)計繪制的圖分別稱為風速玫，風向頻率和風能頻率以玫瑰圖表示，而風速頻率和風功率密度示[26]。 80m 高度全年各扇區(qū)風向和風能頻率分布見表 2.4，風向和風能示。從下表可以看出，該風電場的風向和風能方向基本一致，大、風能頻率最高，盛行風向穩(wěn)定。
NE 2.89 0.17 0.67 0.06 2.38 0.07ENE 1.81 0.05 0.34 0.01 1.31 0.01E 1.89 0.09 0.43 0.03. 0.97 0.03ESE 1.14 0.07 0.42 0.03 0.85 0.02SE 1.28 0.10 0.89 0.08 1.32 0.02SSE 2.38 0.87 19.40 19.13 3.55 1.29S 31.50 69.38 30.63 63.35 41.80 83.57SSW 11.74 19.88 2.50 2.65 8.29 9.81SW 1.88 0.60 0.54 0.01 0.880.12WSW 1.02 0.1 0.48 0.01 0.480.05W 1.41 0.45 0.60 0.07 0.55 0.12WNW 1.06 0.09 0.72 0.05 0.60 0.02NW 2.03 0.14 0.91 0.04 2.83 0.15NNW 11.56 2.11 18.50 8.15 11.92 1.33
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM614
【圖文】：
圖 2.1 各測風塔地理位置示意圖Fig.2.1 Location map of anemometer tower據(jù)每個測風塔測風周期和數(shù)據(jù)完整率，6735#測風塔采用 2008.12-2009.11 平均代表年，8042#與 8051#測風塔采用 2011.5-2012.4 作為代表年。各測風塔不同均風速見表 2.2。表 2.2 各測風塔不同高度月平均風速統(tǒng)計表Tab.2.2 Monthly average wind speed of each anemometer tower at different altitude度2008 年 2009 年12 月 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月0m 4.64 4.31 8.61 7.42 5.22 6.34 4.60 4.15 4.36 4.96 3.27 4.82 0m 4.50 4.13 8.41 7.33 5.06 6.20 4.44 4.04 4.25 4.93 3.11 4.67 0m 4.34 4.04 8.18 7.14 4.95 6.01 4.33 3.85 4.10 4.73 2.99 4.55 0m 4.00 3.68 7.50 6.50 4.48 5.43 3.88 3.50 3.67 4.25 2.70 4.14
圖 2.2 16 扇區(qū)方位示意圖Fig2.2 16 sector azimuth diagram的風向頻率通常用風玫瑰圖來表示。所謂玫瑰圖就是在極坐標圖各個扇區(qū)的頻率分布，以相應的比例長度繪制的形如玫瑰花的圖既可按一天中每個小時去繪制，又可按月份繪制。對繪制的一析比較，就可以得到一天或一年中風向的變化。各個風向上的平均風速和風能進行統(tǒng)計繪制的圖分別稱為風速玫，風向頻率和風能頻率以玫瑰圖表示，而風速頻率和風功率密度示[26]。 80m 高度全年各扇區(qū)風向和風能頻率分布見表 2.4，風向和風能示。從下表可以看出，該風電場的風向和風能方向基本一致，大、風能頻率最高，盛行風向穩(wěn)定。
NE 2.89 0.17 0.67 0.06 2.38 0.07ENE 1.81 0.05 0.34 0.01 1.31 0.01E 1.89 0.09 0.43 0.03. 0.97 0.03ESE 1.14 0.07 0.42 0.03 0.85 0.02SE 1.28 0.10 0.89 0.08 1.32 0.02SSE 2.38 0.87 19.40 19.13 3.55 1.29S 31.50 69.38 30.63 63.35 41.80 83.57SSW 11.74 19.88 2.50 2.65 8.29 9.81SW 1.88 0.60 0.54 0.01 0.880.12WSW 1.02 0.1 0.48 0.01 0.480.05W 1.41 0.45 0.60 0.07 0.55 0.12WNW 1.06 0.09 0.72 0.05 0.60 0.02NW 2.03 0.14 0.91 0.04 2.83 0.15NNW 11.56 2.11 18.50 8.15 11.92 1.33
【參考文獻】
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3 田琳琳;趙寧;武從海;沈志偉;;復雜地形風電場的機組布局優(yōu)化[J];南京航空航天大學學報;2013年04期
4 嚴彥;許昌;劉德有;鄭源;;基于遺傳算法的風電場微觀選址優(yōu)化研究[J];太陽能學報;2013年03期
5 楊s
本文編號：2749412
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