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复杂地形区域风电场发电量高精度评估方法

成果类型:: 著作权

发布时间: 2023-10-18 14:36:57

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 孙孟佳 | 2023-10-18 14:36:57

重庆大学风电研究团队开发了中尺度WRF气象模式和微尺度CFD模型耦合的多尺度复杂地形风场模拟方法,分析了模拟精度对边界层、积云对流、陆面过程和微物理参数化方案的敏感性,解决了降尺度过程中的湍流信息过度问题;研究了复杂地形风场与风力机尾流的微尺度耦合机理,考虑了大气稳定度、地表粗糙度等多种物理机制,建立了考虑风力机尾流蜿蜒与叠加效应的山地风场数据库,实现了复杂地形风资源的中短期高精度评估方法;开发了基于经验小波分解、人工神经网络、深度学习算法等混合数据驱动模式的短时风场智能模型,实现了风电场发电量、机位风速风向的超短时精准预测,为风电场的并网定价提供可靠依据;构建了复杂地形区域风资源长、中、短、超短期的高效评估平台,应用于我国10余个风电工程中,总装机容量超过600MW。

(1)通过中微尺度耦合实现了复杂地形风电场发电量的准确评估,解决了降尺度过程中的湍流信息过度问题。(2)考虑了风力机尾流效应与复杂地形风场的动态耦合作用,提高了复杂地形风电场发电量的评估精度。(3)构建了多源数据驱动的风资源超短时预测方法,通过深度学习算法确保多步预测过程的精准稳定。

本研究团队开发的复杂地形风资源评估与功率预测方法可应用于山地风电场的前期设计、布局优化、运维并网阶段,通过所搭建的长、中、短、超短期的风资源高效评估平台,精准分析指定区域的风资源年发电量,实现既有风电场未来15天、日前、未来4小时等敏感时间段的发电量时程预测,可增强风电场规划设计的可靠性,显著提高风电场并网收益。

重庆大学风电研究团队依托重庆大学土木工程国家“双一流”建设学科和风工程及风资源利用重庆市重点实验室,由中国工程院院士周绪红教授、中国工程院外籍院士田村幸雄教授、长江学者国家杰青杨庆山教授、国家级青年人才黄国庆教授、王宇航教授、陈波教授等为科研骨干成员开展研究。实验室拥有直流式风洞实验室、HPC高性能集群计算系统等硬件设施,可开展大规模风能实验和模拟研究。在建大型回流式多功能风洞实验室可开展风、浪、流、龙卷风、下击暴流、冲刷等多灾害耦合作用下的风电结构试验。近年来,研究团队成员以第一完成人获得国家科技进步一等奖1项、二等奖1项,省部级科技进步一等奖5项,囊括了国际风工程三大奖项(风工程学会Davenport奖1人次、美国土木工程师学会Scanlan奖1人次、美国土木工程师学会Cermak奖2人次),发表SCI/EI论文800余篇,授权专利30余项,出版学术专著4部,主编规程规范6部。

该成果为气象模拟和风能利用领域提供了先进的研究工具和方法,已被应用于多个实际风电工程,对复杂地形风电场中、短、超短期发电量的预测精度高于国家标准5%以上,产生的年收益约为5000万元。

技术服务、委托可发为本技术的主要转化方式,已通过技术服务和委托开发将研发的风资源评估与功率预测平台应用于实际风电场建设和运维中,有效提升了风电场发电量评估精度。未来可尝试更多有利于推广和应用本项目成果的合作方式,可考虑与潜在合作伙伴进行技术入股,分享并共同发展这一先进技术,推动技术不断升级,并通过与其他研究机构、企业展开技术合作,共享资源、经验和知识,实现互补优势,共同攻克技术难题,推动研究成果更广泛地应用于实际工程。