(19)中华 人民共和国 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 202111470919.3 (22)申请日 2021.12.0 3 (71)申请人 华能新能源股份有限公司 地址 100036 北京市海淀区复兴 路甲23号 华能大厦10、 1 1层 申请人 中国华能集团清洁能源技 术研究院 有限公司 (72)发明人 程瑜　郭辰　李芊　邵振州　张庆　 张国　曾利华　李家川　冯笑丹　 张金波　李东辉　刘铭　冯翔宇　 王森　许社忠　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 代理人 安彦彦(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 113/06(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 基于分离涡湍流模型的风能资源评估 方法、 装置及存 储介质 (57)摘要 本发明公开了一种基于分离涡湍流模型的 风能资源评估方法、 装置及存储介质， 属于新能 源发电技术领域。 首先对风电场内特定点位的风 速序列进行数据处理， 获得指定高度处各风向扇 区的各风速段对应的概率， 继而对风电场场址区 的实测地形图进行外延扩展， 得到外延地形图后 进行网格划分生成结构网格或非结构网格并作 为输入信息， 以测风塔测得的风速和风切变指数 拟合风廓线作为入口边界条件， 采用分离涡方法 分风向扇区进行数值模拟， 利用得到的各风向扇 区的各风速段对应的概率和各风向扇区的风速 加速比， 计算整个风电场场址区的风速及对应的 概率及风电场场址区风能资源分布情况。 能够在 计算量可控的前提下， 实现复杂山地风电场风能 资源的高精度评估。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114139391 A 2022.03.04 CN 114139391 A 1.一种基于分离涡湍流模型的风能资源评估方法， 其特 征在于， 包括： S1： 获取风电场内特定点 位的风速序列和风电场 场址区的实测地形图； S2： 对S1获取的风电场内特定点位的风速序列进行数据处理， 获得指定高度处各风向 扇区的各风速段对应的概 率； S3： 对S1获取的风电场场址区的实测地形图进行外延扩展， 得到包含风电场场址区的 外延地形图； S4： 对S3得到的外延地形图进行网格划分， 生成结构网格或非结构网格； S5： 以S4生成的结构网格或非结构网格作为输入信息， 以测风塔测得的风速和风切变 指数拟合风廓线作为入口边界条件， 采用分离涡方法分风向扇区进行数值模拟， 得到各风 向扇区的风速加速比； S6： 利用S2得到的各风向扇区的各风速段对应的概率和S5得到的各风向扇区的风速加 速比， 计算整个风电场 场址区的风速及对应的概 率； S7： 利用S6得到的整个风电场场址区的风速及对应的概率， 计算风电场场址区风能资 源分布情况。 2.如权利要求1所述的基于分离涡湍流模型的风能资源评估方法， 其特征在于， S1中， 风电场内特定点 位的风速序列通过风电项目前期测风数据或中尺度格点数据获取。 3.如权利要求1所述的基于分离涡湍流模型的风能资源评估方法， 其特征在于， S1中， 风电场场址区的实测地形图通过现场测绘获取。 4.如权利要求1所述的基于分离涡湍流模型的风能资源评估方法， 其特征在于， S2中， 数据处理包括对风速序列进行订 正和对缺测数据进行插补。 5.如权利要求1所述的基于分离涡湍流模型的风能资源评估方法， 其特征在于， S3中， 外延扩展具体包括， 通过公开的地形数据库按照风电场所在位置下载相 应的地形数据， 对 S1获取的风电场 场址区的实测地形图进行外延扩展。 6.如权利要求1所述的基于分离涡湍流模型的风能资源评估方法， 其特征在于， S3中， 外延地形图为长方 形、 圆形或椭圆形。 7.如权利要求1所述的基于分离涡湍流模型的风能资源评估方法， 其特征在于， S3中， 外延地形图的边界与实测地形图的最小距离≥5km。 8.如权利要求1所述的基于分离涡湍流模型的风能资源评估方法， 其特征在于， S4中， 网格划分通过网格生成软件或基于网格生成算法的相关程序进行。 9.一种计算机设备， 其特征在于， 包括存储器、 处理器以及存储在所述存储器中并可在 所述处理器上运行的计算机程序， 所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求 1至8 任一项所述的基于分离涡湍流模型的风能资源评估方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介质存储有计算机程序， 其特征在 于， 所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求 1至8任一项 所述的基于分离涡湍流模 型的风能资源评估方法的步骤。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114139391 A 2基于分离涡湍流模型的风能资源评估方 法、 装置及存储介质 技术领域 [0001]本发明属于新能源 发电技术领域， 具体涉及一种基于分离涡湍流模型的风能资源 评估方法、 装置及存 储介质。 背景技术 [0002]随着近年来各国均提出 “碳达峰碳中和 ”的减排目标， 全世界的能源电力系统将会 发生深刻的变化， 以化石能源作为基础的能源消费体系将逐渐被清洁低碳的可再生能源改 变。 就发电领域来说， 成本低廉的煤炭一直占据着主导能源角色， 尽管经过多轮环保改造 后， 煤电污染已大幅降低， 然而 “双碳”目标设定后， 煤电在电力系统中的主导地位将逐步被 可再生能源替代， 其中当前成本较低的风电将占据很大的部分。 [0003]为了实现风电的高效开发， 必须先对特定场址 的风能资源进行详细评估。 经过大 量的学术研究和工程实践， 研究人员开发了不同的风资源评估方法。 在风电发展早期， 风电 场主要建设在较为平坦的高风速区域， 基于风电场内设立的测风塔获取 的测风数据， 利用 线性风模型对拟立风机位置外推， 即可对全场的风能资源进行较为准确 地评估， 这一阶段 工程应用中主要采用丹麦科技大学开发的WAsP风资源评估软件。 随着风电的大规模发展， 开发区域逐渐从条件较好的平坦地形区域进入复杂山地区域， 此时风电场的内部流动更为 复杂， 地形与流场相互作用使得流动由附着流转变为分离流， 线性外推模型已无法满足风 资源评估的要求。 目前主要采用基于计算流体力学方法的风资源评估方法， 如工程中广泛 采用的MeteoDyn  WT和WindSim软件。 计算流体力学方法可以采用不同的方法求解Navier ‑ Stokes方程， 其中湍流的求解方法主要有基于涡粘方法的雷诺平均法(RANS)、 分离涡方法 (DES)、 大涡模拟法(LES)和直接数值模拟法(DNS)。 MeteoDyn  WT采用一方程RANS模型求解 流动方程， WindSim软件采用两方程RA NS模型求解， 两款主流商业软件均采用定常方法进行 计算， 对于较为简单 的山地地形能实现很好地模拟， 对于地形变化大 的复杂山地风电场流 场模拟存在较大 的误差。 从当前可用的计算资源来看， 大规模推广大涡模拟方法和 直接数 值模拟方法并不现实。 发明内容 [0004]为了解决上述问题， 本发明的目的在于提供一种基于分离涡湍流模型的风能资源 评估方法、 装置及存储介质， 能够在计算量可控的前提下， 实现复杂山地风电场风能资源的 高精度评估。 [0005]本发明是通过以下技 术方案来实现： [0006]一种基于分离涡湍流模型的风能资源评估方法， 包括： [0007]S1： 获取风电场内特定点 位的风速序列和风电场 场址区的实测地形图； [0008]S2： 对S1获取的风电场内特定点位的风速序列进行数据处理， 获得指定高度处各 风向扇区的各风速段对应的概 率； [0009]S3： 对S1获取的风电场场址区的实测地形图进行外延扩展， 得到包含风电场场址说　明　书 1/4 页 3 CN 114139391 A 3