基于集成建模的海上风电场阵列布局的优化研究

With the increase of wind turbine concentrations of offshore wind farm system, the interference effect between wind turbine is increasingly serious. When the macroscopic location area, wind resources, wind turbine type selection is chose, reasonable determination of the layout structure of the wind turbine is an important design link to reduce the interference effect between the wind turbine. At present there is less research about the interference effect between wind turbine and the optimization decision of wind turbine array layout from the perspective of integration modeling. For the co-rotating system and counter-rotating system, this project is to study the mechanism of the mutual interference between wind turbine firstly based on the mutual interference effect of twin-turbine system, and then build the integration modeling of interference effect between wind turbine. As a theoretical basis, this project is to study the array layout optimization decisions of the wind turbine for these two different rotating system, respectively. Furthermore, quantitative analysis of the critical factors influencing the economic benefits of the offshore wind farm is carried out. Finally, for the different array layout, wind tunnel experiment is carried out to complement and verify the simulation results. This study can provide valid theory support for the interference effect between wind turbine, also can enrich the existing array optimization decision theory of wind turbine. It has important theoretical research sense and economic value.

随着海上风电场系统风力机组密集度的增加，风力机组之间的干扰作用问题日益严重。在宏观选址区域、风能资源、风力机组类型选定的情况下，合理确定风力机组的布局结构是减小风力机组之间干扰作用的重要设计环节。目前鲜有文献从系统集成建模的角度研究风力机组之间的干扰作用和风力机组阵列的优化布局问题。针对风电场同向旋转系统和反向旋转系统，本项目基于两台风力机之间的相互干扰作用，拟首先研究风力机组之间相互干扰作用的机理，构建风力机组之间干扰作用的集成模型。以此为理论基础，依次研究风电场两种不同旋转系统风力机组阵列布局的优化方法，进而定量分析影响海上风电场经济效益的关键因素。同时，针对不同的阵列布局进行风洞试验，与数值计算结果相互补充和验证。本研究可以为构建风力机组之间的干扰作用模型提供理论支持，也可以丰富现有风力机组阵列优化布局的方法理论，具有重要的理论研究意义和经济价值。

随着海上风电场系统风力机组密集度的增加，风力机组之间的干扰作用问题日益严重。在宏观选址区域和风力机组机型选定的情况下，合理确定风力机组的布局结构是减小风力机组之间干扰作用的重要设计环节。本课题从系统集成建模的角度研究风力机组之间的干扰作用和风力机组阵列的优化布局问题。针对大型海上风电场的同向旋转系统和反向旋转系统，基于任意两台风力机之间的相互干扰作用，首先研究风力机组之间相互干扰作用的机理，构建多风力机组之间干扰作用的集成模型。以此为理论基础，通过将数值模拟和数理模型相结合，依次研究在不同盛行风向的情况下，两种不同旋转系统风力机组阵列布局的优化方法，结合多个案例的研究分析，结果表明大型海上风电场系统的优化布局与当地风能资源的情况密切相关。针对不同的阵列布局进行风洞试验，与数值计算结果相互补充和验证的工作正在进行。综合上述研究结果，本研究可以为构建风力机组之间的干扰作用模型提供理论支持，同时丰富了现有风力机组阵列优化布局的方法理论，具有重要的理论研究意义和经济价值。.项目资助待发表SCI检索文章3篇，中文核心期刊论文1篇。软件著作权待申请1项。决策咨询建议待提交1份。培养硕士生3名，其中1名已经取得硕士学位，2名在读。项目投入经费25万元，支出13.4646万元，剩余经费11.5353万元。其中，由于2020年突如其来的新冠肺炎疫情，原定的国内外交流全部取消，从而导致差旅/会议/国际合作与交流费用基本未支出，费用为5.0344万元。同时，由于试验材料部分财务还在走报销流程，对应的材料费用还未支出，费用为4.7704万元。其他原定的各项支出基本与预算相符。剩余经费计划用于本项目研究后续支出。