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专利号: 2024107040319
申请人: 江苏航运职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2025-03-31
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种风力发电储能容量配置的优化方法,其特征在于:包括以下步骤:

S1、在风力发电机上设置若干个监测点,实时采集综合风力发电机数据和自然资源数据,并建立第一数据集和第二数据集,所述综合风力发电机数据包括外观数据和发电机储电数据;

S2、建立风力发电数字孪生模型,按照第一数据集和第二数据集,按照同比例尺导入至风力发电数字孪生模型中,形成三维可视化平台,并通过使用数字孪生模型来观测风力发电机的环境和性能;

S3、依据第一数据集和第二数据集,进行无量纲处理后,并进行分析和计算,获取综合风力发电机系数Zhxs和自然资源系数Zyxs;

所述综合风力发电机系数Zhxs和自然资源系数Zyxs通过以下公式获取:式中,Wgxs表示为外观系数,Cdxs表示为储电系数,a1和a2表示外观系数Wgxs和储电系数的比例系数,其中,a1+a2≠1,0.01<a1<0.88,0<a2<0.99,其具体值由用户调整设置,A为修正常数;

通过数据孪生模型将采集到的第一数据集中的外观数据集,进行无量纲处理后,汇总计算生成外观系数Wgxs;

所述外观系数Wgxs通过以下公式获取:

式中c1、c2、c3和c4表示扇叶长度Scd、扇叶高度Dgd、扇叶重量Szl和扇叶转速Fzs的比例系数,其中,0.02<c1<0.76,0.04<c2<0.89,0.11<c3<0.87,0.04<c4<0.83,其具体值由用户调整设置,C为修正常数,公式的意义在于,计算和汇总扇叶的长度、高度、重量和转速参数有助于优化风力发电机的设计和评估性能;

通过数字孪生模型将采集到的第一数据集中的储电数据集,进行无量纲处理后,汇总计算生成储电系数Cdxs;

所述储电系数Cdxs通过以下公式获取:

式中d1、d2、d3、d4、d5和d6分别为能量密度Nmd、功率密度Gmd、循环时长Xsc、充电效率Cdx、放电效率Fdx和储电容量Cdr的比例系数,其中,0<d1<1,0<d2<1,0<d3<1,0<d4<1,0<d5<1,0<d6<1,其具体值由用户调整设置,D为修正常数;

Fs表示为风速,Md表示为空气密度,Cl表示为湍流度,Js表示为降水量,Sd表示为湿度,Wd表示为温度,Hb表示为海拔高度,b1、b2、b3、b4、b5、b6和b7分别为风速Fs、空气密度Md、湍流度Cl、降水量Js、湿度Sd、温度Wd和海拔高度Hb的比例系数,且,S4、将第一数据集和第二数据集计算获取的,综合发电机系数Zhxs和自然资源系数Zyxs进行相关联分析,获取综合储电系数Zcxs;

通过对第一数据集和第二数据集的分析计算,获得综合发电机系数Zhxs和自然资源系数Zyxs,并通过数字孪生模型,将综合发电机系数Zhxs和自然资源系数Zyxs,无量纲处理后,进行相关联计算分析获取综合储电系数Zcxs;

所述综合储电系数Zcxs通过以下公式获取:

式中,E为修正常数;

S5、设置优化阈值Q,将获取到的综合储电系数Zcxs与优化阈值Q进行对比评估,获取评估结果,并通过数字孪生模型对评估结果分析优化方案;

预先设置优化阈值Q,并将优化阈值Q与所述综合储电系数Zcxs进行对比评估,获取评估结果,具体评估结果如下;

当综合触电系数Zcxs>优化阈值Q时,则表示当前综合发电机系数Zhxs大于自然资源系数Zyxs,此时则生成第一评估结果;

当综合触电系数Zcxs=优化阈值Q时,则表示当前综合发电机系数Zhxs等于自然资源系数Zyxs,此时无需生成评估结果;

当综合触电系数Zcxs<优化阈值Q时,则表示当前综合发电机系数Zhxs小于自然资源系数Zyxs,此时则生成第二评估结果。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电储能容量配置的优化方法,其特征在于:在风力发电机上设置若干个监测点,安装监测设备,所述监测设备包括第一集成传感器组和第二集成传感器组;

所述第一集成传感器组包括,发电机传感器组和外观传感器组;

所述发电机传感器组包括卡尔曼滤波器、功率传感器、电池状态传感器和计时传感器;

所述外观传感器组包括红外测距传感器、霍尔效应传感器、悬挂秤;

所述第二集成传感器组包括激光雷达、超声波传感器、湿度传感器、温度传感器、风速传感器和空气密度传感器。

3.根据权利要求2所述的一种风力发电储能容量配置的优化方法,其特征在于:通过第一集成传感器组采集到第一数据集,所述第一数据集包括外观数据集和储电数据集;

所述外观数据集包括扇叶长度Scd、扇叶高度Dgd、扇叶重量Szl和扇叶转速Fzs;

所述储电数据集包括能量密度Nmd、功率密度Gmd、循环时长Xsc、充电效率Cdx、放电效率Fdx和储电容量Cdr;

通过第二集成传感器组采集第二数据集,所述第二数据集包括风速Fs、空气密度Md、湍流度Cl,降水量Js、湿度Sd、温度Wd、海拔高度Hb。

4.根据权利要求1所述的一种风力发电储能容量配置的优化方法,其特征在于:通过数字孪生模型将采集到的第一数据集和第二数据集进行整合,生成全面的数据视图,并通过模拟和分析综合发电机数据和自然资源数据,数字孪生模型帮助优化操作参数,获得更高的储电效率。

5.根据权利要求4所述的一种风力发电储能容量配置的优化方法,其特征在于:当数字孪生模型,接收到第一评估结果时,则生成第一优化方案,具体优化方法如下;

将更换风力发电机的储能电池更换为小容量的储能电池,并将风力发电机的扇叶高度调整至原始值的一倍,将风力发电机的充电效率Cdx调整至180%,并将放电效率Fdx调整至50%。

6.根据权利要求5所述的一种风力发电储能容量配置的优化方法,其特征在于:当数字孪生模型,接收到第二评估结果时,则生成第二优化方案,具体优化方法如下;

通过数字孪生模型结合气象数据和环境观测模型,提前观测风力发电机的产能,并提前将风力发电机组扇叶的高度调整至150%,然后再将当前风力发电机移动至,风速Fs在每秒5米和湍流度Cl在20%的位置。