分散式风电场风资源评估方法及应用

论文摘要

风资源评估作为风电场建设的前期工作,是风电场成功建设的基础和保障。风资源评估包括了测风点风图谱的绘制,对拟建风电场区域风速、风功率密度及年发电量的预测。在风资源评估软件方面,我国起步较晚并在预测精度方面还与国外软件存在一定差距；分散式风电场具有小规模、分布式、就地接入电网的特点,目前还没有适合分散式风电特点的风资源评估的方法与软件,本文就以上问题展开了研究。论文首先围绕着风资源评估中应用最为广泛的WAsP软件进行了研究,分析了风能资源评估参数和风速预测的方法；就该软件基本原理、主要功能等问题展开了详细、深入的研究,并利用该软件对大连小长山风电场风资源情况进行了实例评估,实现了该区域的风资源分布图的绘制和年发电量的预测；针对分散式风电场,对WAsP的适应性问题进行了分析,指出了使用WAsP进行分散式风电风资源评估的不足。然后对分散式风电风资源评估方法进行了研究。提出了适合分散式风电风资源评估的地理数据及风数据获取方法；通过对风速分布图Weibull曲线参数估计方法的研究,确定了分散式风电场风图谱的绘制方法；通过对影响风速因素的研究,确定了分散式风电风速预测所用到的物理模型；提出了一种基于双适应值粒子群算法来对分散式风电场风机站进行优化定位。之后结合上述风资源评估方法进行了分散式风电风资源评估的软件开发。分散式风电风资源评估软件是在Visual Studio2010编程环境中结合GIS分析控件Arc Engine来实现的,软件实现了风资源评估的各项功能,包括分散式风电场风图谱的绘制、风速分布图的绘制、风功率密度分布图的绘制、年发电量分布图的绘制、风机站的优化定位等。就风功率密度分布图、年发电量分布图与WAsP预测结果进行了比较,误差很小,对选定范围的风机站进行了优化定位和年发电量预测,得到了比较理想的结果。最后,总结了本文的工作内容,就软件能够完善的方向进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及选题依据
• 1.2 国内外风能资源评估方法与软件研究
• 1.2.1 风能资源评估方法的研究进展
• 1.2.2 国内外风能资源评估软件
• 1.3 课题研究的主要内容
• 第2章 基于WAsP的风资源评估
• 2.1 本章引言
• 2.2 风资源基本参数
• 2.2.1 风速和风向
• 2.2.2 风能和风功率
• 2.2.3 风功率密度
• 2.2.4 风切变指数
• 2.2.5 风速分布模型
• 2.3 风速预测
• 2.4 WAsP的基本原理
• 2.5 WAsP功能模块
• 2.5.1 WAsP OWC Wizard模块
• 2.5.2 气象站风资源分析模块
• 2.5.3 风机站理论发电量估算模块
• 2.5.4 风资源分布图生成模块
• 2.6 基于WAsP的小长山地区风资源实例分析
• 2.6.1 小长山地理位置及风资源概况
• 2.6.2 小长山地区实测风数据分析
• 2.6.3 小长山风电场风资源分布图的绘制
• 2.6.4 小长山风电场年发电量估算
• 2.7 WAsP软件适用性分析
• 第3章 分散式风电场风资源评估方法研究
• 3.1 本章引言
• 3.2 分散式风电
• 3.3 分散式风电风资源评估基础数据统计方法
• 3.3.1 分散式风电场地理数据获取方法
• 3.3.2 分散式风电场风数据统计测量
• 3.4 分散式风电场风图谱绘制分析
• 3.5 分散式风电风速预测模型分析
• 3.5.1 高程变化模型
• 3.5.2 粗糙度变化模型
• 3.5.3 障碍物变化模型
• 3.5.4 地形流场模型
• 3.5.5 风机尾流模型
• 3.6 基于双适应值粒子群算法分散式风电场风机站定位方法
• 第4章 分散式风电场风资源评估软件开发
• 4.1 本章引言
• 4.2 地图分析控件ArcGIS Engine
• 4.3 分散式风电场风资源评估主界面
• 4.4 分散式风电场风资源评估风图谱生成
• 4.5 分散式风电场风资源评估风速分布图绘制与分析
• 4.5.1 气象站数据关联地形图
• 4.5.2 风数据的栅格空间分析
• 4.5.3 风速分布图绘制
• 4.6 分散式风电场风资源评估风功率密度分布图绘制与分析
• 4.7 分散式风电场风资源评估年发电量分布图绘制与分析
• 4.7.1 风机站添加与描述
• 4.7.2 年发电量分布图绘制
• 4.8 分散式风电场风机站优化定位
• 第5章 总结与展望
• 5.1 论文内容总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间所做工作