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中国安全科学学报 2023年第8期33卷 101-108页

作者：苏成林王志刘洋南京航空航天大学航空学院江苏南京210016 中航通飞研究院有限公司广东珠海519090 中国民航管理干部学院通用航空系北京100102 浙江建德通用航空研究院浙江省通用航空运行技术研究重点实验室浙江建德311612 山东交通学院信息科学与电气工程学院山东济南250357

为准确计算无人机地面坠毁后造成的伤人风险值,考虑空域环境内风对无人机坠落过程的影响,尤其是随机风速与风向对无人机地面坠毁位置的作用效果,并引入二阶标准模型定义无人机坠落过程,建立随机风速与风向作用效果模型,将风的作用输入... 详细信息

为准确计算无人机地面坠毁后造成的伤人风险值,考虑空域环境内风对无人机坠落过程的影响,尤其是随机风速与风向对无人机地面坠毁位置的作用效果,并引入二阶标准模型定义无人机坠落过程,建立随机风速与风向作用效果模型,将风的作用输入到无人机坠落全过程,兼以真实运行场景参数、无人机自身运行参数,开展多因素作用下的地面风险评估,重点探讨风速、风向对地面不同区域内人群带来的风险作用,进而得出更加可靠真实风险评估结果。结果表明:环境内风的作用会对无人机地面坠毁位置产生显著影响,最终使得地面风险分布极不均匀,且风险数值远高于民航有人机的安全标准,因此,无人机不适宜在某些较为复杂的城市环境下运行。

关键词：随机风速随机风向无人机(UAV) 地面风险作用效果评估模型

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计及杆塔绕流效应的风速模型及其对风电机组输出功率的影响研究

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太原理工大学学报 2020年第5期51卷 756-763页

作者：安琪梁定康韩肖清王鹏太原理工大学电力系统运行与控制山西省重点实验室太原030024

风电场中电力杆塔对风的遮挡可能造成下游风电机组输出功率的降低,为了分析杆塔遮挡对下游风电机组迎风风速的削弱作用,提出了一种基于亚临界雷诺值的杆塔绕流风速模型,该模型计及了尾流效应、山体地形、随机风向三个因素,研究了杆塔绕... 详细信息

风电场中电力杆塔对风的遮挡可能造成下游风电机组输出功率的降低,为了分析杆塔遮挡对下游风电机组迎风风速的削弱作用,提出了一种基于亚临界雷诺值的杆塔绕流风速模型,该模型计及了尾流效应、山体地形、随机风向三个因素,研究了杆塔绕流对风电机组输出功率的影响;通过理论评估值与山西某风电场的实际监测数据的对比分析可知:在一些特定环境下,绕流效应对风电机组输出功率的影响不可忽视。因此,有必要评估杆塔绕流效应对风电机组输出功率的影响,为风电机组的微观选址提供理论指导。

关键词：杆塔绕流山体地形随机风向风速模型

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考虑杆塔绕流的风电场微观选址及集电系统设计

考虑杆塔绕流的风电场微观选址及集电系统设计

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作者：安琪太原理工大学

学位级别：硕士

由于化石能源的过度消耗和环境的日益恶化,清洁能源尤其是风能在能源中的占比逐渐增大。随着风电渗透率的增加,风电并网对电力系统的影响逐渐增大,因此迫切要求提高风力发电的可靠性和经济性。工程实践经验表明,风电场微观选址的失误导... 详细信息

由于化石能源的过度消耗和环境的日益恶化,清洁能源尤其是风能在能源中的占比逐渐增大。随着风电渗透率的增加,风电并网对电力系统的影响逐渐增大,因此迫切要求提高风力发电的可靠性和经济性。工程实践经验表明,风电场微观选址的失误导致的风电场运行增加的费用远大于风电场微观选址的规划费用,因此微观选址对于风电场的建设起到至关重要的作用。另一方面,电力杆塔与风电机组距离较近,风电机组的输入风速受到影响,进而削弱风电场的输出功率,降低了风电场风能利用率;另一方面,集电线路的布置方案影响到电缆的选型和长度,进而影响风电场的建造成本,因此有必要通过优化集电线路布置以获得经济最优的风电场建设方案。本文深入研究了杆塔绕流效应、风电机组和杆塔的微观选址方案,同时对风电场进行集电线路设计研究,建立了风电机组的杆塔绕流模型,综合考虑风电场中的尾流效应、山体地形和随机风向的影响,分析了风电场微观选址的微观选址方案并与实际风电场比较,并采用成本核算的方法对集电线路的方案进行评估。本文主要完成的研究工作有:(1)论述了风力发电的基本知识和风电机组的工作原理,基于风速随机性和间歇性的特征建立了风电场的威布尔风速概率模型,通过实测风速的统计值求解威布尔参数c和k,并通过计算风能特性指标得出平均风速和标准差法求解的Weibull参数能够更精确地模拟风电场的风速特性的结论。(2)基于山体地形的复杂程度建立了一种两山峰的贝尔模型,在分别考虑尾流效应和随机风向的情况下分析上述因素对风电场微观选址的影响,并将山西省某一风电场的实际输出功率与本文的微观选址仿真结果进行对比。结果表明,本文的微观选址方法与实际的风电场相比能够得到更好的风能利用率。(3)为了分析杆塔遮挡对下游风电机组迎风风速的削弱造成的风电机组输出功率降低问题,提出了一种基于亚临界雷诺值的杆塔绕流风速模型,该模型计及了尾流效应、山体地形、随机风向三个因素,研究了杆塔绕流对风电机组输出功率的影响,并将理论评估值与山西某风电场的实际监测数据对比。结果表明,在一些特定环境下,绕流效应对风电机组输出功率的影响不可忽视。(4)结合杆塔的风速绕流模型,建立了风电场中杆塔微观选址和电缆线路结合的集电线路设计模型,其中杆塔微观选址采用坐标模式搜索法进行优化,电缆布线采用k聚类算法和最小生成树法进行优化。以山西省某风电场的微观选址方案和风资源状况为实例,对该风电场的杆塔位置和集电线路连接方案进行了优化设计。

关键词：尾流效应山体地形随机风向杆塔绕流微观选址集电系统

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并网风电场的充裕度评估

并网风电场的充裕度评估

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作者：曲莹太原理工大学

学位级别：硕士

随着人们对清洁能源需求的日益增加,风能作为一种清洁的可再生能源倍受世界各国的重视。风力发电是可再生能源发展中最成熟和最具商业化发展前景的发电方式,在能源供应中发挥着越来越重要的作用。但是,风力发电具有随机性和间歇性等特点... 详细信息

随着人们对清洁能源需求的日益增加,风能作为一种清洁的可再生能源倍受世界各国的重视。风力发电是可再生能源发展中最成熟和最具商业化发展前景的发电方式,在能源供应中发挥着越来越重要的作用。但是,风力发电具有随机性和间歇性等特点,使得风力发电很难实现电力系统的完全调度,将大规模的风电场并入电网后一定会对电网的安全可靠运行带来影响。因此,迫切需要对并网风电场的电力系统可靠性进行准确的评估。本文深入研究了风能的随机性、风电机组间的影响以及风电系统运行过程中的不确定性,建立了风电场可靠性模型,综合考虑多种影响因素如随机风向、风速时滞、山体地形和尾流效应等,结合机组停运模型,分析计算了这些因素对风电场输出功率的影响,并采用序贯蒙特卡罗模拟法对含大规模风电场的电力系统充裕度进行了评估。本文主要完成的研究工作有： (1)研究了蒙特卡罗模拟法的基本原理和分类,分析比较了解析法、序贯蒙特卡罗模拟法和非序贯蒙特卡罗模拟法各自的特点和适用范围,并基于序贯蒙特卡罗模拟法建立了风电场并网的发电系统充裕度评估的仿真流程。 (2)论述了风电并网的基本知识、风电机组的结构和工作原理,根据风能特有的随机性与不可控性等特点建立了威布尔分布(Weibull)的风电场风速概率统计模型,基于实测风速数据通过不同的参数评估方法求解了Weibull参数c和k,进而估算了风能特性指标并研究了风能资源特性。通过算例分析表明,采用平均风速和标准差的参数估计方法所建立的Weibull风速统计模型能较好地拟合本文所用的实际风速。 (3)综合考虑风速的随机变化、风速的时滞特性、尾流效应、复杂地形特别是山体地形等因素对风电场的影响,结合风电机组的功率特性建立了风电场输出功率模型和风电场可靠性模型。提出了坐标变换矩阵的方法,并引入上游风电机组对下游风电机组遮挡的阴影面积系数,建立了计及随机风向的大型风电场的可靠性模型。 (4)在风电场输出功率模型和可靠性模型的基础上,充分考虑风速的随机特性和风电机组的强迫停运等不确定因素,结合负荷模型,基于蒙特卡罗模拟法的基本原理,利用MATLAB编写相应程序,针对某实际风电场分析计算了考虑随机风向、风速时滞、山体地形和尾流效应等因素影响的风电场输出功率,将该风电场接入IEEE-RTS测试系统评估了风电场的可靠性指标。计算结果表明,综合考虑上述这些因素计算得到的风电场输出功率更接近于实际,提高了含风电场的电力系统可靠性的评估精度,为风电场的合理规划设计提供了有利而准确的参考。

关键词：序贯蒙特卡罗模拟法 Weibull概率分布随机风向风速时滞尾流效应山体地形对风速的影响充裕度评估

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