大型风电场风电机组尾流模型及其应用研究

发布时间：2017-08-23 02:12

  本文关键词：大型风电场风电机组尾流模型及其应用研究

  更多相关文章： 尾流效应 尾流模型 迭加模型 高斯分布 风电场微观选址

【摘要】：截止到2014年底,全球发电量约有4%来源于风电,据预计,风电发电量在2020年将会翻一倍,而到了2030年,风电的发电量有望突破到全球发电比例的20%。随着风电的迅速发展,降低风电场发电过程中各项发电损失变得尤为重要；尾流效应则是风电场能量损失中一个相当重要的因素,占据着很大的比重。降低尾流效应在风力发风电场中的发电损失,一直是备受人们关注的课题。在风力发电场微观选址过程当中,风电机组的排布方式将直接影响到每台风力机的来流风特性。自然来流风流经上游风力机风轮进行做功,到达下游风力机后风速和做功能力都会有所下降,产生尾流效应,因此,研究和选择合理的风力机排布方式对于提高风电场风电机组的发电效率具有显著作用。目前,国内外用于风力发电场风电机组优化排布的尾流模型主要是一维线性、非线性模型及其迭加模型；为了提高计算精度和更加贴近实际情况,我们采用动能定理、叶素动量理论与高斯分布和欧拉输运方程相结合,推导了完整的三维非线性高斯尾流模型及其迭加模型,对单台风力机尾流速度分布、功率预测及多台风力机迭加情况下的功率预测进行了研究计算,在基于对所得结论的分析下,指导了风电场的微观选址工作,达到了提高风力发电场整体经济效益的目的。本文基于MATLAB软件编写相关程序对各类尾流问题进行了研究计算,将风洞试验、风电场运行数据及各类数值模拟结果与计算结果进行了对比分析。结论表明,推导建立出的完整高斯尾流模型及其迭加模型更加可靠、合理,可应用于实际工程计算,指导风力发电场微观选址及优化布置工作,提高风力发风电场的整体经济效益。
【关键词】：尾流效应 尾流模型 迭加模型 高斯分布 风电场微观选址
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 课题的研究背景及意义9-11
• 1.2 尾流效应11
• 1.3 尾流模型相关理论和发展11-14
• 1.3.1 尾流模型的分类和特点11-12
• 1.3.2 国内外研究现状12-14
• 1.4 代表尾流模型和数值计算方法14-18
• 1.4.1 基于势流理论的半经验公式14-16
• 1.4.2 轴对称涡流粘性理论16-17
• 1.4.3 基于CFD的数值模拟17-18
• 1.4.4 小结18
• 1.5 风电场微观选址优化布置相关理论18-19
• 1.5.1 风电场微观选址19
• 1.5.2 微观选址基本原则19
• 1.5.3 计算步骤19
• 1.6 本文主要工作19-21
• 第2章 高斯尾流模型及其迭加模型的推导建立21-38
• 2.1 高斯速度尾流模型21-28
• 2.1.1 高斯分布21-22
• 2.1.2 一维动量理论22-24
• 2.1.3 速度尾流模型的推导24-26
• 2.1.4 将速度尾流模型高斯化26-28
• 2.2 高斯功率模型28-30
• 2.2.1 风能和风功率28
• 2.2.2 高斯功率模型推导28-30
• 2.3 迭加模型30-38
• 2.3.1 迭加模型相关理论30
• 2.3.2 基于以风电机组为控制体的欧拉输运公式推导30-32
• 2.3.3 高斯速度迭加模型推导32-34
• 2.3.4 基于迭加模型进行优化布置的相关计算推导34-38
• 第3章 计算软件及计算结果38-48
• 3.1 计算软件及所编计算程序38-39
• 3.1.1 软件简要介绍及本文中的应用38
• 3.1.2 速度模型38
• 3.1.3 功率模型38
• 3.1.4 迭加模型38
• 3.1.5 优化布置模型38-39
• 3.2 计算及结果分析39-48
• 3.2.1 速度模型相关计算比较及结果分析39-41
• 3.2.2 高斯功率模型相关计算及结果分析41-45
• 3.2.3 高斯迭加模型相关计算及结果分析45-46
• 3.2.4 风力机优化布置相关计算及结果分析46-48
• 第4章 结论与展望48-50
• 4.1 主要成果结论48-49
• 4.2 展望49-50
• 参考文献50-54
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作54-55
• 致谢55

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 苏勋文;赵振兵;陈盈今;白本质;;尾流效应和时滞对风电场输出特性的影响[J];电测与仪表;2010年03期

2 贾彦;刘璇;李华;任哲;赵文武;;考虑尾流效应对风电场机组布局的影响分析[J];可再生能源;2014年04期

，

本文编号：722383