“風(fēng)電場運行狀況分析及優(yōu)化”數(shù)據(jù)建模的再研究

蔣玲芳

摘 要：本文通過對2016年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽D題的分析，利用Matlab軟件進行非線性擬合，得到風(fēng)速與實際功率間的函數(shù)關(guān)系模型，從而選擇匹配的風(fēng)機，提高該地區(qū)風(fēng)能資源的利用率。

關(guān)鍵詞：風(fēng)能資源風(fēng)機匹配利用率;Matlab軟件非線性擬合

中圖分類號：TB 文獻標(biāo)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(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽D題為“風(fēng)電場運行狀況分析及優(yōu)化”。賽題提供了某風(fēng)電場2015年全年的部分風(fēng)況和運行數(shù)據(jù)，要求在對上述數(shù)據(jù)進行分析基礎(chǔ)上，對風(fēng)電場的風(fēng)機設(shè)備選擇以提高風(fēng)能資源的利用率。本文主要利用這些數(shù)據(jù)對該風(fēng)電場的風(fēng)能資源及其利用情況進行評估，并利用給出的數(shù)據(jù)從風(fēng)能資源與風(fēng)機匹配角度判斷新型號風(fēng)機是否比現(xiàn)有風(fēng)機更為適合，從而達到充分利用資源，提高利用率。

1 風(fēng)電場的風(fēng)能資源及其利用情況進行評估

利用賽題附件提供放任數(shù)據(jù)結(jié)合風(fēng)能資源評估的國家標(biāo)準(zhǔn)，我們能夠計算的風(fēng)能資源參數(shù)主要有（月、年）平均風(fēng)速、平均風(fēng)功率密度等。建立了如下的模型，并給出相應(yīng)的計算結(jié)果。

1.1 平均風(fēng)速

1.2 平均風(fēng)功率密度

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

1.3 月平均實際功率模型

將已知附件1中的數(shù)據(jù)代入公式（2），利用Matlab程序：

1.4 風(fēng)能資源利用率模型

根據(jù)賽題[1]附件1給出的數(shù)據(jù)，結(jié)合公式（1）-（2）計算出月平均風(fēng)速、月平均實際功率，并建立平均利用率資源模型如下：

2 風(fēng)機的匹配性

根據(jù)賽題[1]附件2，附件3，附件4的數(shù)據(jù)計算出各個風(fēng)機的年風(fēng)功率密度和年平均風(fēng)速，以及湍流強度。從風(fēng)能資源與風(fēng)機匹配的角度來求出風(fēng)電場各個機型的容量系數(shù)CF，容量系數(shù)越大，匹配度越高。通過比較容量系數(shù)CF來判斷新機號風(fēng)機是否比現(xiàn)有風(fēng)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(fēng)機機型Ⅰ的容量系數(shù)小于風(fēng)機機型Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，故風(fēng)機機型Ⅰ的較風(fēng)機機型Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ更匹配。風(fēng)機機型Ⅲ，Ⅳ較風(fēng)機機型Ⅱ更匹配。風(fēng)機機型Ⅱ與新風(fēng)機機型號匹配度一樣。從風(fēng)能資源的利用率和風(fēng)機的匹配程度可以得出：風(fēng)機機型Ⅰ較新型風(fēng)機機型Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ更合適。風(fēng)機機型Ⅲ，Ⅳ較風(fēng)機機型Ⅱ更為合適。風(fēng)機機型Ⅱ與風(fēng)機機型Ⅴ一樣。

參考文獻

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