(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210802451.1 (22)申请日 2022.07.07 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 吴春雷　王强　罗坤　樊建人　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 刘静 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 113/06(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种改进的大型风电场中尺度数值建模方 法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑风力机相互干涉的 大型风电场中尺度数值模拟方法。 该方法首先获 取目标风电场风力机的基础数据； 利用基础数据 对每台风力机进行数值建模； 然后在数值建模 中， 加入风力机亚网格干涉模型， 通过修正同一 网格内每台风力机的大气来流条件， 从而提升大 型风电场中尺度数值模拟的准确性。 最后将建模 结果耦合至数值天气预报模型， 开展大型风电场 的数值模拟研究。 相比与传统风电场中尺度数值 建模方法， 本发 明的建模 方法的准确性及鲁棒性 更好， 更适合用于针对大型风电的场内干涉和整 场的尾流特性 等研究。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115238603 A 2022.10.25 CN 115238603 A 1.一种改进的大 型风电场中尺度数值建模方法， 其特 征在于， 该 方法步骤如下： (1)采集目标风电场各风力机的基础信息数据； 所述基础信 息数据包括地理位置信息、 风力机几何物理信息以及风力机运行 特性 (2)利用步骤(1)中基础信息数据对整个风电场进行参数化建模； 每个风力机被视为制 动盘(drag  disk)， 风力机对来流大气施加一个动量汇， 将来流大气动能转化为电能和湍流 动能； 通过基于步骤(1)的风力机基础信息数据计算 获得风力机与大气的作用源项， 即 瞬态 动量变化项、 湍流动能变化项和功率输出； (3)针对存在多台风力机的单一计算网格， 需要考虑各风力 机之间的相互干涉效应， 通 过修正每台风力机的来流大气 速度以提高大型风电场数值建模的准确性； 采用时间差 分的 思想构建亚网格内考虑风力机相互干涉的模型， 以修正同一网格内的风力机的相互干涉所 造成的来流速度误差。 具体为： 在某 一计算时间步长内， 将同一网格的风力机依次放置到网 格中去； 在每次放置的时间间隔内， 将放置的风力机作为制动盘作用于来流大气， 造成大气 流场的动量亏损； 该动量亏损以既定函数衰减， 并扩散至下一个放置的风力机； 以此往复， 同一网格内每台风力机均将受到其上游风力机的作用， 从而实现不同来流速度， 最终获得 修正后的动量变化项、 湍流动能变化项和功率输出； (4)将修正后的动量变化项、 湍流动能变化项和功率输出耦合至数值预报模式WRF， 将 风电场建模过程嵌入W RF模式的行星 大气边界层(PBL)参数化方案中， 从而最 终实现考虑风 力机相互干涉的大规模风电场流动及运行 特性的中尺度数值评估与预测。 2.根据权利要求1所述的一种改进的大型风电场中尺度数值建模方法， 其特征在于， 步 骤(1)中， 所述地理位置信息包括风电场场址以及各风力机的经纬度信息； 所述风力机几何 物理信息包括轮毂高度和风轮旋转面半径； 所述风力机运行特性包括功率曲线和推力曲 线。 3.根据权利要求1所述的一种改进的大型风电场中尺度数值建模方法， 其特征在于， 所 述的WRF模型为天气预报模式， 版本为 WRF version 4.3。 4.根据权利要求1所述的一种改进的大型风电场中尺度数值建模方法， 其特征在于， 所 述的大气边界层(PBL)参数化方案具体为M YNN2.5方案 。 5.根据权利要求1所述的一种改进的大型风电场中尺度数值建模方法， 其特征在于， 所 述的衰减函数为高斯衰减函数。 6.根据权利要求1所述的一种改进的大型风电场中尺度数值建模方法， 其特征在于， 步 骤(3)中， 单一计算网格中第n+1放置的风机的受到的来 流速度为： 其中u,v为来流速度的水平速度分量， |U|为来流速度标量， Δu， Δv为已放置的第n个 风力机造成的动量亏损量， 其计算方法为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115238603 A 2其中， Nij为网格(i,j)内的风力机数量， Aijk为风轮旋转面在网格(i,j)垂直层k上截取 的面积， Δzk为垂直层k与垂直层k+1之间的垂直距离， CT为推力系数， Δt为WRF模式的时间 步长， Δt/(Nij‑1)为放置时间间隔， α和β 分别为空间和排布修正系数， 空 间修正因子限定了 动量亏损完全扩散的最大范围(亚网格中最小尺度)， 排布 修正因子规定了动量亏损以高斯 函数的形式衰减并逐渐向周围扩散 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115238603 A 3