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基于中-微尺度耦合技术的复杂山地风电场风资源评估研究
1
作者
马国林
李金缀
+3 位作者
宋翌蕾
田琳琳
刘晓亚
赵宁
《太阳能学报》
北大核心
2025年第10期642-654,共13页
该文基于中尺度气象研究与预报(WRF)模式和计算流体动力学(CFD)技术,构建一种适用于复杂山地风电场非定常流动仿真的新型中-微尺度耦合技术。特别地,由于中尺度、微尺度模拟时采用不同的地形分辨率,该文提出一种中-微尺度地形融合方法...
该文基于中尺度气象研究与预报(WRF)模式和计算流体动力学(CFD)技术,构建一种适用于复杂山地风电场非定常流动仿真的新型中-微尺度耦合技术。特别地,由于中尺度、微尺度模拟时采用不同的地形分辨率,该文提出一种中-微尺度地形融合方法确保边界数据跨尺度传递时的高保真性。以中国山西和云南境内两处风电场为研究对象,首先分析地形融合方法对于跨尺度数据传递的影响,然后研究复杂山地风电场内地形对风速廓线的影响,最后分析风电场机组布置策略。结果表明,该文技术可有效反映中尺度大气条件和微尺度地形地貌等因素对于风资源分布的影响;相比于中尺度WRF方法,新型WRFCFD耦合技术可将风速模拟的平均绝对误差控制在1 m/s以内。该文技术也可进一步用于山地风电场机组载荷评估和运行控制研究。
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关键词
风电场
CFD
边界条件
中-微尺度耦合
地形融合
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职称材料
基于发电量最优和安全性的复杂山地风电场微观选址研究
被引量：
2
2
作者
李金缀
姜宏超
《太阳能学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期486-493,共8页
该文以复杂山地风电场机组尾流后发电量最优为目标函数,以单个机组的发电量和安全性为个体适应度,创新性地提出一种基于尾流后发电量最优兼顾安全性的复杂山地风电场微观选址方法。经实际复杂山地风电场的应用分析发现,全场年净发电量...
该文以复杂山地风电场机组尾流后发电量最优为目标函数,以单个机组的发电量和安全性为个体适应度,创新性地提出一种基于尾流后发电量最优兼顾安全性的复杂山地风电场微观选址方法。经实际复杂山地风电场的应用分析发现,全场年净发电量相比于传统人工经验排布方法提升1.6%,各机组安全性识别指标均处于高风险阈值之下,降低机组运行风险。研究表明,该方法在复杂山地风电场的微观选址中具有较强的指导性和实用性,可用于实际风电场微观选址机组排布优化及安全保障。
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关键词
风电场
微观选址
遗传算法
山地
安全性
CFD仿真
叶轮面
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职称材料
经典大气边界层解析模型在复杂地形风场的适用性评估
3
作者
李金缀
马国林
+3 位作者
宋翌蕾
田琳琳
赵宁
周勤迁
《新能源进展》
2025年第5期591-600,共10页
复杂地形风电场流场受大气环流和地形起伏影响,这对应用大气边界层解析模型精细化评估风资源是一个较大挑战。针对经典大气边界层解析模型在复杂山地流场应用适应性问题,结合国际经典的Askervein山案例测风塔观测数据,基于中尺度数值天...
复杂地形风电场流场受大气环流和地形起伏影响,这对应用大气边界层解析模型精细化评估风资源是一个较大挑战。针对经典大气边界层解析模型在复杂山地流场应用适应性问题,结合国际经典的Askervein山案例测风塔观测数据,基于中尺度数值天气预报模式(WRF)耦合微尺度计算流体动力学(CFD)方法得到的高精度仿真数据,研究了经典的风速廓线、湍流强度廓线和脉动风谱模型在复杂山地风场内代表性位置的适用性。风速廓线和湍流强度廓线选择了基于边界层理论和莫宁-奥布霍夫理论的对数律和指数律模型,以及基于混合长理论的Gryning模型;脉动风功率谱密度模型选择了常见的von Kármán谱、Davenport谱和Kaimal谱。结果表明,经典大气边界层解析模型在复杂山地风电场中的应用具有局限性,对数律和指数律风速廓线无法描述平坦区域高层风速特性和山顶风加速效应,Gryning模型在高层风速评估方面有较大优势,但也无法反映山体引起的风加速效应;对数律和指数律湍流强度廓线模型在近地层表现良好,但在高层低估了随高度湍流强度的衰减;von Kármán谱、Davenport谱和Kaimal谱可以较准确地评估山顶和背风坡脉动风速在惯性子区的能量特征,但存在高频部分高估能量、低频部分低估脉动衰减的问题。研究结果可用于指导风资源评估时大气边界层工程模型选择及复杂地形风电场新型大气边界层解析模型建模。
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关键词
风电场
CFD
WRF模式
中微尺度耦合
风廓线
脉动风谱
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职称材料
题名
基于中-微尺度耦合技术的复杂山地风电场风资源评估研究
1
作者
马国林
李金缀
宋翌蕾
田琳琳
刘晓亚
赵宁
机构
南京航空航天大学航空学院
金风科技股份有限公司
出处
《太阳能学报》
北大核心
2025年第10期642-654,共13页
基金
国家重点研发计划(2022YFB4201200)
国家自然科学基金重大研究计划培育项目(92252103)
江苏省卓越博士后计划(2023ZB383)。
文摘
该文基于中尺度气象研究与预报(WRF)模式和计算流体动力学(CFD)技术,构建一种适用于复杂山地风电场非定常流动仿真的新型中-微尺度耦合技术。特别地,由于中尺度、微尺度模拟时采用不同的地形分辨率,该文提出一种中-微尺度地形融合方法确保边界数据跨尺度传递时的高保真性。以中国山西和云南境内两处风电场为研究对象,首先分析地形融合方法对于跨尺度数据传递的影响,然后研究复杂山地风电场内地形对风速廓线的影响,最后分析风电场机组布置策略。结果表明,该文技术可有效反映中尺度大气条件和微尺度地形地貌等因素对于风资源分布的影响;相比于中尺度WRF方法,新型WRFCFD耦合技术可将风速模拟的平均绝对误差控制在1 m/s以内。该文技术也可进一步用于山地风电场机组载荷评估和运行控制研究。
关键词
风电场
CFD
边界条件
中-微尺度耦合
地形融合
Keywords
wind farm
CFD
boundary condition
meso-micro-scale coupling
terrain blending
分类号
TK81 [动力工程及工程热物理—流体机械及工程]
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职称材料
题名
基于发电量最优和安全性的复杂山地风电场微观选址研究
被引量：
2
2
作者
李金缀
姜宏超
机构
北京金风科创风电设备有限公司
出处
《太阳能学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期486-493,共8页
文摘
该文以复杂山地风电场机组尾流后发电量最优为目标函数,以单个机组的发电量和安全性为个体适应度,创新性地提出一种基于尾流后发电量最优兼顾安全性的复杂山地风电场微观选址方法。经实际复杂山地风电场的应用分析发现,全场年净发电量相比于传统人工经验排布方法提升1.6%,各机组安全性识别指标均处于高风险阈值之下,降低机组运行风险。研究表明,该方法在复杂山地风电场的微观选址中具有较强的指导性和实用性,可用于实际风电场微观选址机组排布优化及安全保障。
关键词
风电场
微观选址
遗传算法
山地
安全性
CFD仿真
叶轮面
Keywords
wind farm
micro sitting
genetic algorithm
mountainous
security
CFD simulation
rotor plane
分类号
TM614 [电气工程—电力系统及自动化]
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职称材料
题名
经典大气边界层解析模型在复杂地形风场的适用性评估
3
作者
李金缀
马国林
宋翌蕾
田琳琳
赵宁
周勤迁
机构
金风科技股份有限公司
出处
《新能源进展》
2025年第5期591-600,共10页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFB4201200)
国家自然科学基金重大研究计划培育项目(92252103)
江苏省卓越博士后计划项目(2023ZB383)。
文摘
复杂地形风电场流场受大气环流和地形起伏影响,这对应用大气边界层解析模型精细化评估风资源是一个较大挑战。针对经典大气边界层解析模型在复杂山地流场应用适应性问题,结合国际经典的Askervein山案例测风塔观测数据,基于中尺度数值天气预报模式(WRF)耦合微尺度计算流体动力学(CFD)方法得到的高精度仿真数据,研究了经典的风速廓线、湍流强度廓线和脉动风谱模型在复杂山地风场内代表性位置的适用性。风速廓线和湍流强度廓线选择了基于边界层理论和莫宁-奥布霍夫理论的对数律和指数律模型,以及基于混合长理论的Gryning模型;脉动风功率谱密度模型选择了常见的von Kármán谱、Davenport谱和Kaimal谱。结果表明,经典大气边界层解析模型在复杂山地风电场中的应用具有局限性,对数律和指数律风速廓线无法描述平坦区域高层风速特性和山顶风加速效应,Gryning模型在高层风速评估方面有较大优势,但也无法反映山体引起的风加速效应;对数律和指数律湍流强度廓线模型在近地层表现良好,但在高层低估了随高度湍流强度的衰减;von Kármán谱、Davenport谱和Kaimal谱可以较准确地评估山顶和背风坡脉动风速在惯性子区的能量特征,但存在高频部分高估能量、低频部分低估脉动衰减的问题。研究结果可用于指导风资源评估时大气边界层工程模型选择及复杂地形风电场新型大气边界层解析模型建模。
关键词
风电场
CFD
WRF模式
中微尺度耦合
风廓线
脉动风谱
Keywords
wind farm
CFD
WRF model
meso-micro scale coupling
wind speed profile
wind power spectrum
分类号
TK83 [动力工程及工程热物理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于中-微尺度耦合技术的复杂山地风电场风资源评估研究
马国林
李金缀
宋翌蕾
田琳琳
刘晓亚
赵宁
《太阳能学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
基于发电量最优和安全性的复杂山地风电场微观选址研究
李金缀
姜宏超
《太阳能学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
2
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职称材料
3
经典大气边界层解析模型在复杂地形风场的适用性评估
李金缀
马国林
宋翌蕾
田琳琳
赵宁
周勤迁
《新能源进展》
2025
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