(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 202210734114.3 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 国网甘肃省电力公司电力科 学研究 院 地址 730000 甘肃省兰州市安宁区万 新北 路249号 (72)发明人 张健美　周强　沈渭程　吕清泉　 王定美　张金平　张睿骁　李津　 甄文喜　张珍珍　刘丽娟　高鹏飞　 张彦琪　 (74)专利代理 机构 北京达友众邦知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11904 专利代理师 徐银辉 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 113/04(2020.01) G06F 113/06(2020.01) (54)发明名称 一种基于高斯尾流模型的风电机组尾流特 性分析方法 (57)摘要 本发明属于新能源并网与调度运行技术领 域， 涉及一种基于高斯尾流模型的风电机组尾流 特性分析方法， 应用于电力部门对多种新能源发 电的协调调度。 本发明通过建立基于高斯尾流模 型的高斯风速分布模型、 建立基于高斯尾流模型 的高斯功率 分布模型、 基于高斯尾流模型的单列 风电机组尾流叠加模型建立。 本发 明是一种能够 根据不同工况对高斯模型参数进行调整， 从而提 高模型预测准确度的基于高斯尾流模型的风电 机组尾流特性分析方法。 权利要求书4页 说明书10页 附图4页 CN 115270414 A 2022.11.01 CN 115270414 A 1.一种基于高斯尾流模型的风电机组尾流特性分析 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 建立基于高斯尾流模型的高斯 风速分布模型； S2： 建立基于高斯尾流模型的高斯功率分布模型； S3： 基于高斯尾流模型的单列风电机组尾流叠加模型建立。 2.根据权利要求1所述的一种基于高斯尾流模型的风电机组尾流特性分析方法， 其特 征在于， 所述S1中， 建立基于高斯尾流模型的高斯 风速分布模型的方法： S1.1.根据质量守恒和动量守恒定律， 并将高斯分布应用于速度分布当中， 高斯尾流模 型假设： 尾流初始 直径为风轮直径； 尾流增长速率呈非线性； 尾流径向及横向坡面上的速度 是不均匀的， 呈高斯分布； S1.2.选取控制体， 假设尾流场是均匀场， 且分为三个区域： 两台风电机组之间的尾流 区域、 环绕两台风电机组之间尾流区域侧 边的区域、 两台风电机组之间的尾流区域之后的 区域。 3.根据权利要求2所述建立基于高斯尾流模型的高斯风速分布模型的方法， 其特征在 于， 所述步骤S1.2.中， 根据质量守恒定律： m2＝ρ UwAw‑ρ UaA0                              (1) 其中， m2表示从环绕两台风电机组之间尾流区域侧边的区域流入尾流范围内的流体质 量， ρ 是空气密度； 根据一维动量理论： Ua＝U∞(1‑a)                                (2) 其中， a为轴向诱 导因子， 定义 为 由(1)、 (2)式， 得： m2＝ρ UwAw‑ρ U∞(1‑a)A0                            (3) 由流动方向上的动量守恒定律： m1U∞(1‑a)+m2U∞＝m3Uw                             (4) 由(3)、 (4)两式化简， 得： 变形得到： 其中， r0是风电机组半径， 引入尾流下降系数k， 表示尾流半径r随下游距离x的变化率， 其定义如下： k＝drw/dx                                       (7) 则尾流半径应满足： rw＝r0+kx                                       (8) 定义尾流区域中有速度亏损的流 量质量与总流 量质量的比为m(x)， 则对m(x)有：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115270414 A 2对基于高斯尾流模型的高斯风速分布模型的速度亏损进行高斯分布化， 按照三维坐标 轴定义， 其中x方向为流向方向， y方向为截面处的水平方向， z方向为截面处的垂 直方向， 按 照高斯分布则有： 其中， zh为轮毂中心高度， C(x)为关于x和标准差σ 的函数； 基于传统线性扩张模型， m(x)定义 为： 基于高斯分布， m(x)定义 为： 由(11)、 (12)式可 得： 将(6)、 (13)式代入(10)式， 得： 当不考虑风切变的影响时， 在尾流界面同一半径处尾流速度应该相同， 所以将其简化 为二维模型， 即： 其中， r为对应截面半径rw的截面上任意一点的半径； 定义 为β， β 为一定值， 是根据不 同的计算环境选取的， 式(1) ‑(15)中， x为风电机组下游距离， U∞为环境来流风速， Ua为风电 机组后方轮毂 处的风速， d0为风电机组直径， Uw为风电机组下游x处的风速， rw为尾流区域横 截面的半径。 4.根据权利要求3所述的建立基于高斯尾流模型的高斯风速分布模型的方法， 其特征 在于， 所述β 一般取1.5 ‑2.5， 而k值一般取0.04 ‑0.08。 5.根据权利要求1所述的一种基于高斯尾流模型的风电机组尾流特性分析方法， 其特 征在于， 步骤S2中， 所述基于高斯尾流模型的高斯功率分布模型建立方法： 假设来流定常、 无粘， 且不考虑风切变的影响， 那么在尾流截面上同一半径处尾流速度 应该相等； 在离风轮中心半径距 离r处取一个圆环， 圆环长度为dr， 风轮半径为r0， 则此圆环的面积 dS为：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115270414 A 3