风力发电场微观选址与机型优化综合研究

论文摘要

在全球的新能源和可再生能源行业中,风能凭借其巨大的环保效益和商业潜力,得到快速发展。风力发电场微观选址与风机选型是整个风电场建设的重要环节,是风电项目综合评估的根本,是决定风电场建设取得良好效益的关键。目前我国已建的部分风电场出现了容量系数偏低、发电量不足、机组故障频发等各种问题,究其根本原因之一就是微观选址与机型不匹配。本文从研究风资源和风特性着手,深入讨论了风剪切、湍流、尾流等对风力发电机组载荷和疲劳的影响及风力发电机组的主要技术性能指标,介绍了Meteodyn WT风资源CFD软件的理论基础和求解方法,建立了以风力发电机组容量系数和风力发电机组排列间距为约束、以风电场发电量为目标的数学模型,给出了在进行风电场风能资源评估的具体操作步骤。结合企业的实际情况,针对罗平山风电场一期工程,按照所给出的风电场风资源评估的具体操作步骤,通过Metodyn WT软件进行风资源综合评估,利用所建立的数学模型,实现了风电场微观选址和选型的优化,得到了业主的认可。本文在微观选址和选型优化方面的综合研究,为在风电场建设初期,如何提高风电场的年发电量、确保风力发电机组的可靠运行提供了有益的措施、建议并给出了实施的具体步骤,对建设新的风电场具有有益的参考价值及一定的现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景
• 1.2 我国风力发电的现状
• 1.3 研究问题的提出及其意义
• 1.4 论文的基本框架
• 第二章 风资源和风特性
• 2.1 风的形成
• 2.2 大气运动的尺度
• 2.3 环流
• 2.3.1 大气环流
• 2.3.2 局部环流
• 2.4 大气边界层和地面边界层
• 2.5 风资源描述
• 2.5.1 平均风速
• 2.5.2 风切变（风廓线）
• 2.5.3 湍流
• 2.5.4 风频分布和分布函数
• 2.5.5 风玫瑰图
• 2.5.6 风能
• 第三章 风电场选址
• 3.1 风电场选址综述
• 3.2 风对风机的影响
• 3.2.1 极风速
• 3.2.2 湍流效应
• 3.2.3 斜风效应
• 3.2.4 风切变的影响
• 3.2.5 尾流的影响
• 3.3 测风和数据分析
• 3.3.1 测风
• 3.3.2 数据分析
• 3.3.3 MCP技术
• 3.4 风电场选址综合评估
• 第四章 风电场风机选型
• 4.1 风力发电机组的介绍
• 4.2 风力发电机组的主要技术指标
• 4.2.1 风力发电机组的等级
• 4.2.2 功率曲线
• 4.2.3 主要性能指标
• 4.3 风力发电机组与风电场风资源的匹配
• 4.3.1 容量系数
• 4.3.2 发电量
• 4.3.3 可利用率
• 第五章 CFD及优化配置模型
• 5.1 CFD软件理论基础
• 5.2 METEODYN方法
• 5.2.1 求解方程
• 5.2.2 边界条件
• 5.2.3 森林冠层模型
• 5.2.4 尾流模型
• 5.3 优化数学模型
• 5.3.1 目标函数
• 5.3.2 约束条件
• 5.4 综合优化方法及步骤
• 第六章 实例分析
• 6.1 场址概况
• 6.2 洱源气象站风速分析
• 6.3 测风塔及测风资料概况
• 6.4 场址风资源分析
• 6.4.1 空气密度
• 6.4.2 风切变指数
• 6.4.3 风频分布
• 6.4.4 风玫瑰图
• 6.4.5 湍流强度
• 6.5 优化布机
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的论文