基于CFD和PSO方法的兆瓦級風(fēng)場風(fēng)機群優(yōu)化布置研究.pdf

1、風(fēng)能是可再生能源，具有分布廣、儲量大、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點，世界能源緊缺的時代，風(fēng)能的利用正在愈加備受推崇。數(shù)量上升的同時，等條件下的發(fā)電效率成為新一輪的評價標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)機的尾流效應(yīng)是誘發(fā)風(fēng)場發(fā)電能力下降的主要原因，上下游風(fēng)機間相對位置的調(diào)整可以顯著改善尾流效應(yīng)對下游風(fēng)機輸出的影響。因此，針對風(fēng)場中風(fēng)機群布置優(yōu)化來提高發(fā)電效率的研究顯得十分緊迫。
　　本文提出了結(jié)合CFD數(shù)值模擬和粒子群優(yōu)化算法（Particle Swarm Optim

2、ization, PSO），對固定大小平坦地貌風(fēng)場在勻速風(fēng)條件下，以風(fēng)場成本與風(fēng)場總輸出功率比值最小為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化兆瓦級風(fēng)場中風(fēng)機群的布置方案，有效提高了風(fēng)場的發(fā)電效益。本文研究內(nèi)容如下：
　　（1）建立2MW單風(fēng)機的三維實體模型，MRF模型實現(xiàn)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)，采用基于RANS方法的SST k-ω湍流模型計算風(fēng)場繞流流場，得到風(fēng)機額定功率非常接近的輸出功率，驗證了本文數(shù)值模擬研究方法的可行性。
　?。?）通過研究串列布置、高低

3、位布置、斜列布置的雙風(fēng)機尾流干擾效應(yīng)，得到了不同排列方式的風(fēng)場總輸出功率隨位置或高差的變化規(guī)律，進而獲得下游風(fēng)機與上游風(fēng)機功率比隨位置和高差多變量變化的多項式關(guān)系，改進了上游風(fēng)機對下游風(fēng)機輸出影響的一位理論尾流效應(yīng)。
　?。?）以風(fēng)場發(fā)電效益最高為目標(biāo)函數(shù)編寫適用于解決風(fēng)機群布置的粒子群優(yōu)化算法。通過與基于基因遺傳算法的經(jīng)典算例進行對比，驗證本文編寫的粒子群優(yōu)化算法的可行性。將風(fēng)機的功率比隨多變量變化的多項式，通過功率曲線關(guān)系式轉(zhuǎn)