“風電場運行狀況分析及優化”數據建模的再研究

蔣玲芳

摘 要：本文通過對2016年全國大學生數學建模競賽D題的分析，利用Matlab軟件進行非線性擬合，得到風速與實際功率間的函數關系模型，從而選擇匹配的風機，提高該地區風能資源的利用率。

關鍵詞：風能資源風機匹配利用率;Matlab軟件非線性擬合

中圖分類號：TB 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.11.080

0 引言

2016年“高教社杯”全國大學生數學建模競賽D題為“風電場運行狀況分析及優化”。賽題提供了某風電場2015年全年的部分風況和運行數據，要求在對上述數據進行分析基礎上，對風電場的風機設備選擇以提高風能資源的利用率。本文主要利用這些數據對該風電場的風能資源及其利用情況進行評估，并利用給出的數據從風能資源與風機匹配角度判斷新型號風機是否比現有風機更為適合，從而達到充分利用資源，提高利用率。

1 風電場的風能資源及其利用情況進行評估

利用賽題附件提供放任數據結合風能資源評估的國家標準，我們能夠計算的風能資源參數主要有（月、年）平均風速、平均風功率密度等。建立了如下的模型，并給出相應的計算結果。

1.1 平均風速

1.2 平均風功率密度

由賽題[1]附件1提供的一年內各風機安裝處的平風速和風電場日實際輸出功率，我們建立平均風功率模型：

1.3 月平均實際功率模型

將已知附件1中的數據代入公式（2），利用Matlab程序：

1.4 風能資源利用率模型

根據賽題[1]附件1給出的數據，結合公式（1）-（2）計算出月平均風速、月平均實際功率，并建立平均利用率資源模型如下：

2 風機的匹配性

根據賽題[1]附件2，附件3，附件4的數據計算出各個風機的年風功率密度和年平均風速，以及湍流強度。從風能資源與風機匹配的角度來求出風電場各個機型的容量系數CF，容量系數越大，匹配度越高。通過比較容量系數CF來判斷新機號風機是否比現有風機更為合適。

（1）利用matlab軟件進行非線性擬合，具體代碼如下：

從表2可以看出：風機機型Ⅰ的容量系數小于風機機型Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，故風機機型Ⅰ的較風機機型Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ更匹配。風機機型Ⅲ，Ⅳ較風機機型Ⅱ更匹配。風機機型Ⅱ與新風機機型號匹配度一樣。從風能資源的利用率和風機的匹配程度可以得出：風機機型Ⅰ較新型風機機型Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ更合適。風機機型Ⅲ，Ⅳ較風機機型Ⅱ更為合適。風機機型Ⅱ與風機機型Ⅴ一樣。

參考文獻

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