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风象台 | 数字化三维风电场设计产品如何在大基地规划设计中显神通?

北极星风力发电网  来源:金风科技    2019/7/4 13:40:27  我要投稿  

北极星风力发电网讯:塞罕坝,蒙语中意为“美丽的地方”。国内首个“风电大基地”在这里催生。如今,随着政策回暖,跨区域远距离高压通道输送建设,风电外送及消纳问题逐步解决,大基地项目再次迎来建设高潮。与此同时,大基地项目的规划、设计和建设过程中遇到的各种新情况也给建设者们提出了新的挑战。

大基地规划设计的难点

  • 地理范围大、局部地形复杂,限制因素较多,各细分区域风资源情况差异大;

  • 未确定开发主体的项目缺乏前期测风数据;

  • 整场机组选型、排布组合方案多,影响因素多维,追求全局最优工作量巨大;

  • 北京福彩快乐8和值走势图大规模风场尾流影响等情况叠加,发电量很难精确评估;

  • 送出方案设计周期长,传统设计方式难以达到全局最优。

如此庞大、复杂的风电项目,如何进行科学的整体规划设计,以达到方案最优,对于任何开发团队来说都是巨大的课题。

针对这些“疑难杂症”,金风科技依托多年、多专业,包括在测风、仿真模型、方案设计、工程设计等方面纵向深入的技术积累,以GoldFarm三维数字化风电场规划设计平台为一体化载体,打通前后台的需求和技术,进行大基地精细化规划设计,层层寻优,快速迭代,求解大基地项目全生命周期LCOE最优。

项目风资源的精准把控精细化测风输入

项目风资源评估的准确程度,直接影响度电成本测算的精度,大基地测风工作又往往存在场区内无测风塔、测风塔代表不足、测风时段短和数据质量差等问题。

为解决精细化测风数据的输入问题,金风科技开发了GoldWRF虚拟测风塔解决方案,让项目风资源情况尽收眼底。

北京福彩快乐8和值走势图GoldWRF虚拟测风塔技术是在精细地形、数据同化、参数化方案、集合预报、后处理算法5种技术上的迭代更新。通过金风科技21年共2194座气象站数据,6000多座测风塔数据,28000多台风机数据的迭代校正,GoldWRF模式的准确性一直处于市场领先地位。

经多个项目应用反馈,GoldWRF虚拟测风塔在平原上的平均风速偏差不超过0.2m/s(超越概率P84),山地项目不超过0.3m/s(超越概率P84),复杂项目不超过0.4m/s(超越概率P75)。

无论是测风不足完整年,还是场区特定点分析,GoldWRF都可定制化完成高精准度中尺度分析,输出可用于风资源分析的时间序列数据,为大基地区域大范围精准资源评估提供高效准确的支持。

风资源精细化评估,更精准的尾流计算

常规的流体仿真商业软件,受限于计算资源和欠缺对风电行业了解等问题,在算法内核上不能保证复杂地形或特殊场景风资源计算的精度。GoldFarm的风资源评估模块兼容WT流体方针成果,并能够与金风自主知识产权的GoldFOAM进行横向对比。2014年,金风科技就开始进行精准风场风廓线、非结构网格、热稳定度、三维森林盖层模型、WRF+CFD的深入研究,将成果集成到GoldFOAM中。用户从而能够对各种应用场景更精准干预和经验控制,风资源工程师也拥有了更大自主权。

对于大基地项目,平坦地形的大规模风机排布,尾流影响预估不足是发电量难以评估准确的重要因素。现行商业软件通常采用半经验公式方法(例如Park模型)评估尾流,其优点在于计算速度快,缺点是应用于多排的平原风电场时会严重低估尾流损失,可能直接导致发电量计算不准确,也可能影响机组正常运行。

为此,金风科技引入致动盘(ADM)方法。ADM是通过使用体积力代替叶片的影响获得风力机周围流场信息,从而评估风机尾流影响的一种方法。相比传统的半经验公式,对物理现象的还原度更高,精度也更好;相比于一些精度更高的瞬态算法,又能较好地兼顾计算资源和效率。金风科技开发的GoldwindDiskSource致动盘模型,解决了目前广泛使用的致动盘模型不适用于风电场尾流计算的问题,GoldwindDiskSource可根据风机功率曲线动态判断推力系数和功率系数,实现流场与风机的双向耦合。

致动盘尾流模型基于GoldFOAM平台,在超算中心进行计算,没有计算资源的限制,网格总数可超过5。5亿,机位点处加密网格尺寸小于2m,即风机周围2m尺度的最小的气流情况都能捕捉到,同时考虑风机、地形、风场的相互作用,保证计算结果的准确性。

高收益机型匹配与排布方案定制化设计

大基地项目开发规模巨大,各机位点风资源差异性明显,甚至单一机位点不同扇区风资源也存在较大的差异性,传统单一机型的风电场设计方式已经无法适用。局部风资源的差异化,要求风电场中安装的风电机组必须实现个性化设置(个性化的大部件、个性化的控制策略等),因此需要进行机型的逐点位匹配及整场排布方案的优选。

北京福彩快乐8和值走势图首先是风电机组选型的个性化。大基地的风电机组如何科学且经济地选型,是一个棘手的问题。不同的机型、塔筒组合有非常多的组合方案。另外,大基地项目可以拥有非常多的影响因素,如机型平台、额定功率,全场容量,机组数量、轮毂高度等等,加之不同的目标函数,如发电量、内部收益率、度电成本等,将这些影响因素及目标进行组合,可以得到非常多种的场景。

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