一种适合于当地风资源下的风力机安装容量确定方法

摘要

本发明公开了一种适合于当地风资源下的风力机安装容量确定方法，该方法采用了一种新的风力机选择标准，即风能利用系数-单位面积发电量标准，该方法包括四个步骤：风谱图的建立和分析、风机站的建立、风力机功率特性曲线的拟合、风力发电量的计算。本发明提供的一种适合于当地风资源下的风力机安装容量确定方法，能够更有效地选取适合当地风资源的风力机，所选择的风力机能够满足合适的尺寸，可以降低制造成本，缩小风力叶片尺寸，便于安装，同时其单位面积的发电量满足在低风速范围内能够满足用户用电要求，保证单位面积的发电量一年当中变动较小，能够提供稳定的电量。

说明书

技术领域

本发明属于风力发电领域，尤其涉及一种适合于当地风资源下的 风力机安装容量确定方法。

背景技术

目前，风力机生产厂家有多种不同容量和不同型号的风力机可供 选择，容量范围从25kW到3MW。对于一个具体的风电场应该根据风资 源状况，从风力资源角度选择一个最适合的风力，而不必局限于风力 机的容量，这在风速较小的风电场就更为重要。对于一个特定的风电 场在确切的时间段内，反映风力机在风场中效率高低的最主要的指标 是平均容量系数，平均容量系数越大，风力机的效率越大，即风能利用 程度越高，反之越低。所以目前对于给定的当地风资源，选择风能利 用系数最大的风力机用以满足当地风资源下用户的使用要求。

由于风能具有能量密度低、稳定性差的缺点，因此，很难精确的 确定风力机的发电量。根据风力机的外特性曲线，选择在各风速段内 风能利用系数最大的风力机用以满足当地风资源下用户的使用要求， 存在以下缺点：如果只考虑风能利用系数最大的风力机作为选择的标 准，使用户选择范围过大，选择困难，有可能会导致选择的风力机价 格昂贵、尺寸较大、安装不方便，或者在低风速范围内的发电量不能 够满足用户用电要求，或者发电量在一年当中变动比较大，不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合于当地风资源下的风力机安装 容量确定方法，旨在解决在满足用户供电负荷的要求下，如何有效选 择风能利用系数最大和单位面积发电量最大的风力机的问题。

本发明是这样实现的，一种适合于当地风资源下的风力机安装容 量确定方法，该适合于当地风资源下的风力机安装容量确定方法采用 风能利用系数-单位面积发电量标准，包括四个步骤：

步骤一，风谱图的建立和分析；

步骤二，风机站的建立；

步骤三，风力机功率特性曲线的拟合；

步骤四，风力发电量的计算。

进一步，步骤一的具体步骤如下：

第一步，按时间序列导入欲安装风力机地区一年的原始风速、风 向数据；

第二步，输入取得风资源数据地点的经度、纬度、当地标准气压、 温度及海拔高度；

第三步，设置单位换算系数和风速的上下限以及16风向方位；

第四步，计算得到风谱图。

进一步，在第四步中：

利用累积分布函数拟合风速频率的威布尔分布曲线，其函数为

$f\left(v\right)=\frac{k}{A}{\left(\frac{v}{A}\right)}^{k-1}{e}^{-{\left(\frac{v}{A}\right)}^k}$

其中：k为形状参数；A为尺度参数，m/s。

可以从风谱图得到，形状参数k和尺度参数A的值。

进一步，步骤二的具体步骤如下：

第一步，利用地图编辑工具，在数字化图板或地图扫描图形文件 上，用鼠标选取需要的地图，直接生成可以接受的地图文件；

第二步，提供风力机站的位置坐标，在地图上标定风力机站的位 置；

第三步，根据实际情况，在风力机站周围选择设置障碍物参数和 地面粗糙度参数。

进一步，步骤三的具体步骤如下：选取不同类型的风力机产品， 根据不同风速下风力发电机的实际输出功率值来拟合风速和功率之 间的关系，进而建立风力机的功率特性模型，进行风力机功率特性曲 线的拟合。

进一步，步骤四的中风力发电量的计算：利用步骤一中的风速威 布尔分布函数和步骤三中的风力机功率特性拟合曲线，计算步骤三中 所选各类型风力机的单位面积月发电量。

效果汇总

本发明提供的一种适合于当地风资源下的风力机安装容量确定 方法，能够更有效地选取适合当地风资源的风力机。所选择的风力机 能够满足合适的尺寸，可以降低制造成本，缩小风力叶片尺寸，便于 安装，同时其单位面积的发电量满足在低风速范围内能够满足用户用 电要求，保证单位面积的发电量一年当中变动较小，能够提供稳定的 电量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的适合于当地风资源下的风力机安装 容量确定方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明：

如图1所示，本发明是这样实现的，一种适合于当地风资源下的 风力机安装容量确定方法，该适合于当地风资源下的风力机安装容量 确定方法采用风能利用系数-单位面积发电量标准，包括四个步骤：

步骤一，风谱图的建立和分析；

步骤二，风机站的建立；

步骤三，风力机功率特性曲线的拟合；

步骤四，风力发电量的计算。

作为本发明实施例的一优化方案，步骤一的具体步骤如下：

第一步，按时间序列导入欲安装风力机地区一年的原始风速、风 向数据；

第二步，输入取得风资源数据地点的经度、纬度、当地标准气压、 温度及海拔高度；

第三步，设置单位换算系数和风速的上下限以及16风向方位；

第四步，计算得到风谱图。

作为本发明实施例的一优化方案，在第四步中：

利用累积分布函数拟合风速频率的威布尔分布曲线，其函数为

$f\left(v\right)=\frac{k}{A}{\left(\frac{v}{A}\right)}^{k-1}{e}^{-{\left(\frac{v}{A}\right)}^k}$

其中：k为形状参数；A为尺度参数，m/s。

可以从风谱图得到，形状参数k和尺度参数A的值。

作为本发明实施例的一优化方案，步骤二的具体步骤如下：

第一步，利用地图编辑工具，在数字化图板或地图扫描图形文件 上，用鼠标选取需要的地图，直接生成可以接受的地图文件；

第二步，提供风力机站的位置坐标，在地图上标定风力机站的位 置；

第三步，根据实际情况，在风力机站周围选择设置障碍物参数和 地面粗糙度参数。

作为本发明实施例的一优化方案，步骤三的具体步骤如下：选取 不同类型的风力机产品，根据不同风速下风力发电机的实际输出功率 值来拟合风速和功率之间的关系，进而建立风力机的功率特性模型， 进行风力机功率特性曲线的拟合。

作为本发明实施例的一优化方案，步骤四的中风力发电量的计 算：利用步骤一中的风速威布尔分布函数和步骤三中的风力机功率特 性拟合曲线，计算步骤三中所选各类型风力机的单位面积月发电量。

如图1所示，本发明提供的一种适合于当地风资源下的风力机安 装容量确定方法，包括四个步骤，其依次顺序为：风谱图的建立和分 析、风机站的建立、风力机功率特性曲线的拟合、风力发电量的计算。 通过此方法即可有效选择出在当地风资源下，满足用户用电负荷下， 合适发电容量、合适叶片尺寸、合适价格的风力机。

本发明的具体步骤为：

步骤一，风谱图的建立和分析

首先，按时间序列导入欲安装风力机地区一年的原始风速、风向 数据；其次，输入取得风资源数据地点的经度、纬度、当地标准气压、 温度及海拔高度；然后，设置单位换算系数和风速的上下限以及16 风向方位；最后，计算得到风谱图。

利用累积分布函数拟合风速频率的威布尔分布曲线，其函数为

$f\left(v\right)=\frac{k}{A}{\left(\frac{v}{A}\right)}^{k-1}{e}^{-{\left(\frac{v}{A}\right)}^k}$

其中：k为形状参数；A为尺度参数，m/s。

可以从风谱图得到，形状参数k和尺度参数A的值。

步骤二，风机站的建立

首先，利用地图编辑工具，在数字化图板或地图扫描图形文件上， 用鼠标选取需要的地图，直接生成可以接受的地图文件；然后，提供 风力机站的位置坐标，在地图上标定风力机站的位置；最后，根据实 际情况，在风力机站周围选择设置障碍物参数和地面粗糙度参数；

步骤三，风力机功率特性曲线的拟合

选取不同类型的风力机产品，根据不同风速下风力发电机的实际 输出功率值来拟合风速和功率之间的关系，进而建立风力机的功率特 性模型，进行风力机功率特性曲线的拟合；

步骤四，风力发电量的计算

利用步骤(1)中的风速威布尔分布函数和步骤(3)中的风力机 功率特性拟合曲线，计算步骤(3)中所选各类型风力机的单位面积 月发电量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。