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風(fēng)電技術(shù)論壇之風(fēng)資源評估與風(fēng)功率預(yù)測——北京國際風(fēng)能大會展中報(bào)道

2013-10-22 來源:北極星電力網(wǎng) 瀏覽數(shù):891

  下面這四張圖我們分別研究了參數(shù)的系數(shù)和改變過渡層的高度所對模型的模擬結(jié)果帶來的影響。在這里我們可以看到如果說當(dāng)我們改變這個拖拽力系數(shù)的時候,那么無論是風(fēng)速的過限,還是說湍流強(qiáng)度的過限,實(shí)際上都是發(fā)生這種比較明顯的一種變化,基本上是一個這種平移的效果。那么相對應(yīng)的而言,針對這種改變過渡層高度的變化,我們發(fā)現(xiàn)其實(shí)這個風(fēng)流主要是在森林的上方有一個改變,也就是說過渡層的高度實(shí)際上僅僅影響森林上方的模擬的結(jié)果,對森林內(nèi)部沒有太多的影響。
  下面我們看到一個工作是森林模型的矯正工作,這個矯正工作實(shí)際上對于所有的以模擬方式來給結(jié)果的軟件來說非常重要的。因?yàn)檫@種矯正實(shí)際上相當(dāng)于我們找到了一個俯視的方式來進(jìn)行應(yīng)用。我們參考了歐洲標(biāo)準(zhǔn)中一個標(biāo)準(zhǔn),叫做EC1,這個標(biāo)準(zhǔn)在歐洲做建筑物的風(fēng)載和計(jì)算里面所參考的通用的標(biāo)準(zhǔn),這個標(biāo)準(zhǔn)里面是基于大量的實(shí)測的觀測數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)出來的平均風(fēng)速和湍流強(qiáng)度,隨著高度變化的函數(shù)。這個函數(shù)當(dāng)然是根據(jù)地表的粗糙度給出的。這樣的矯正工作的意義是使得相當(dāng)于軟件模擬得到的結(jié)果。在平坦的地形上和標(biāo)準(zhǔn)上的結(jié)果是一致的。這是這個軟件被更多的,比如說像建筑設(shè)計(jì)上或者是其他的分工程的研究所接受的前提。
  這個矯正工作里面我們實(shí)際上考慮到了剛才所提到的參數(shù)。包括了樹高和樹高度的比值,包括后面看到的過渡層的高度進(jìn)行的比較,在矯正的過程中我們都進(jìn)行了考慮,但是矯正工作的細(xì)節(jié)比較繁瑣,我們最后會給出一個矯正的結(jié)果。這個矯正的結(jié)果里相當(dāng)于我們對森林系數(shù)里面打三個高度,一個是樹高度的比值,一個是過渡層的高度,還有是森林的密度,還有拖拽力的系數(shù),這三個參數(shù)我們分別針對與原始的參數(shù)進(jìn)行了新的更加符合標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)。在右邊的話我們可以看到在粗糙度等于一的情況下,不同的參數(shù)配制所獲得的模擬結(jié)果,以及EC1這個標(biāo)準(zhǔn)所給出的結(jié)果之間的比較。我們會看到在這種新參數(shù)的前提下,無論是風(fēng)速還是說湍流強(qiáng)度實(shí)際上在誤差的比較中都比原有的模型有了很大的改進(jìn)。
  所以說也是基于這樣的一個矯正的工作,我們在新版本的WT的軟件里面在森林模型的設(shè)置里面采用了這樣一個最新的結(jié)果。最后我簡單的介紹一下實(shí)際驗(yàn)證的案例,因?yàn)橹暗难芯浚ㄎ覀冏龅哪P偷慕榻B。包括我們做的參數(shù)的影響的介紹和矯正,實(shí)際上都是根據(jù)平坦地形上的模擬來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)槲覀儗?shí)際上在矯正過程中所參考的標(biāo)準(zhǔn)是平坦地面上給出的。
  下面我們看一下在一個真實(shí)的案例里面,經(jīng)過我們矯正的結(jié)果是否能給出一個與實(shí)際的結(jié)果,這樣一個實(shí)力,這是一個法國北部的真實(shí)的風(fēng)電場去進(jìn)行的。我簡單介紹一下這個項(xiàng)目的背景包括我們模擬使用的參數(shù)。在這個項(xiàng)目做研究的時候,我們有一個高分辨率的粗糙度的地圖。這在場區(qū)的粗糙度的變化是比較復(fù)雜的,樹林的高度,從四米到三十米不等,是一個非均勻的分布。同時這個場區(qū)的地形倒不是說非常復(fù)雜,它的最大落差是160米左右,這個項(xiàng)目里面主要是想驗(yàn)證森林的影響,而不是地形的影響。
  那么在模擬計(jì)算方面,我們使用了網(wǎng)格的分辨率仍然是水平方向25米,垂直方向四米。我在模擬上進(jìn)行了假設(shè),所有在模擬計(jì)算里邊我們所使用的重疊是按照中性的重疊給出的。我們對實(shí)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行了過濾。
  下面是我們看到的常去的真實(shí)的森林覆蓋的清雜,左側(cè)是谷歌提供的衛(wèi)星照片,右側(cè)是我們使用的高分辨率的圖。我簡單提一下我們驗(yàn)證過程中如何對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,因?yàn)槲覀冎罢f過,我們在模擬的過程中采用的是中性的大氣穩(wěn)定度的條件進(jìn)行模擬的。實(shí)際上我們在這樣的模擬的假設(shè)條件下,我們也需要使實(shí)際的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的過濾,才能使我們的模擬條件有一致的對應(yīng)性。這樣的話我們做了一個強(qiáng)風(fēng)的篩選。這個強(qiáng)風(fēng)的定義實(shí)際上是我們可以在這邊做出風(fēng)切片指數(shù),或者是做出湍流強(qiáng)度,隨風(fēng)度變化的區(qū)縣,當(dāng)風(fēng)切片指數(shù)和湍流強(qiáng)度不隨風(fēng)速進(jìn)行變化的時候,這個地方我們可以定義成強(qiáng)風(fēng)的預(yù)值,這個地方我們把七米每秒左右作為一個強(qiáng)風(fēng)狀態(tài)的預(yù)值,這個以上的樣本因?yàn)轱L(fēng)速比較大,基本上不會受到大氣穩(wěn)定度的影響。
  換句話說,可以認(rèn)為強(qiáng)風(fēng)狀態(tài)的樣本里面他們都是屬于一個雙性重疊的分布。右邊這張表格我們給出了在各個不同的方向山區(qū)上我們所獲得的這個強(qiáng)風(fēng)樣本的數(shù)量。那么我們在最后的對比里面實(shí)際上采取了強(qiáng)風(fēng)樣本數(shù)量比較多的山區(qū)所形成的對比。因?yàn)闃颖緮?shù)量越多的話有助于消除,盡量的減少實(shí)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)所帶來的誤差。

【延伸閱讀】

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閱讀上文 >> 風(fēng)能展獨(dú)家直播:12MW海上風(fēng)電機(jī)組的概念設(shè)計(jì)研究結(jié)果—風(fēng)電機(jī)組技術(shù)
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