基于CFD和PSO方法的兆瓦級(jí)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)機(jī)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(chǔ)量大、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，世界能源緊缺的時(shí)代，風(fēng)能的利用正在愈加備受推崇。數(shù)量上升的同時(shí)，等條件下的發(fā)電效率成為新一輪的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)機(jī)的尾流效應(yīng)是誘發(fā)風(fēng)場(chǎng)發(fā)電能力下降的主要原因，上下游風(fēng)機(jī)間相對(duì)位置的調(diào)整可以顯著改善尾流效應(yīng)對(duì)下游風(fēng)機(jī)輸出的影響。因此，針對(duì)風(fēng)場(chǎng)中風(fēng)機(jī)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(duì)固定大小平坦地貌風(fēng)場(chǎng)在勻速風(fēng)條件下，以風(fēng)場(chǎng)成本與風(fēng)場(chǎng)總輸出功率比值最小為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化兆瓦級(jí)風(fēng)場(chǎng)中風(fēng)機(jī)群的布置方案，有效提高了風(fēng)場(chǎng)的發(fā)電效益。本文研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）建立2MW單風(fēng)機(jī)的三維實(shí)體模型，MRF模型實(shí)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(jì)算風(fēng)場(chǎng)繞流流場(chǎng)，得到風(fēng)機(jī)額定功率非常接近的輸出功率，驗(yàn)證了本文數(shù)值模擬研究方法的可行性。
　　（2）通過研究串列布置、高低

3、位布置、斜列布置的雙風(fēng)機(jī)尾流干擾效應(yīng)，得到了不同排列方式的風(fēng)場(chǎng)總輸出功率隨位置或高差的變化規(guī)律，進(jìn)而獲得下游風(fēng)機(jī)與上游風(fēng)機(jī)功率比隨位置和高差多變量變化的多項(xiàng)式關(guān)系，改進(jìn)了上游風(fēng)機(jī)對(duì)下游風(fēng)機(jī)輸出影響的一位理論尾流效應(yīng)。
　　（3）以風(fēng)場(chǎng)發(fā)電效益最高為目標(biāo)函數(shù)編寫適用于解決風(fēng)機(jī)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(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證本文編寫的粒子群優(yōu)化算法的可行性。將風(fēng)機(jī)的功率比隨多變量變化的多項(xiàng)式，通過功率曲線關(guān)系式轉(zhuǎn)