基于聚类分析的风电场微地形发电量评估方法研究

摘要

根据国家能源局公布的统计数据,2019年底我国风电累计装机容量2.1亿kW。随着风力发电的快速发展,一些复杂地形(如山脊、山谷、垭口、悬崖等)地区由于加速效应优势明显,对这些复杂地形的风电场开发力度越来越大。而复杂地形会使大气边界层流动产生绕流、涡流以及分离甚至回流[1],导致风速差异较大,影响风力发电的效率。在风电场发电量计算中多采用RANS模型,无法准确地判断层流和湍流之间的转变,在复杂地形特别是微地形中尤其显著。微地形是指成风条件与风电场大部分区域不相似的区域,如垭口、遮挡地形、冲沟等特征典型的区域。DNS(直接数值模拟)、LES模型,从技术原理上更加先进,但这两个模型受计算技术的软硬件发展限制,预计3至5年内,还是在广泛使用一方程或两方程RANS的基础上进行求解,逐渐提高转换到DES(detached eddy simulation,分离涡模拟)[2]方法。本文在软件计算的基础上,采用聚类分析的方法对微地形进行研究,尝试建立评估微地形条件下的发电量计算结果合理性的方法。