一种漂浮式海上风电场稳态仿真方法及装置、电子设备

本申请涉及漂浮式海上风电场仿真领域，具体涉及一种漂浮式海上风电场稳态仿真方法及装置、电子设备。

背景技术：

1、风能由于清洁可再生性和分布广泛性，近年来得到世界各国的重视。相比陆上风电和近海风电，深远海风电有着更高的风资源质量和更小的噪音和视觉影响，因此深远海风力发电的发展潜力巨大。

2、深远海风电场中主要采用漂浮式风电机组，风电机组安装在漂浮式平台上，使用系泊系统来限制平台的运动和位置，这使得针对漂浮式海上风电场的建模更为复杂。

3、目前漂浮式海上风电场面临的问题之一是缺少有效的面向漂浮式海上风电场控制优化的数值仿真方法，由于对漂浮式海上风电场控制优化需要的仿真数量大，目前的主流数值仿真软件消耗的计算资源多、仿真时间较长，无法满足漂浮式海上风电场控制优化对仿真效率的要求。现有的漂浮式海上风电场数值仿真方法主要包括计算流体动力学仿真方法、多体动力学仿真方法和耦合仿真方法，这些仿真方法的仿真精度较高，虽然部分软件通过特定的模型简化提高了仿真效率，但是依旧无法满足漂浮式海上风电场控制优化对仿真时间的要求。

4、可见，亟需一种面向漂浮式海上风电场控制优化的、具有一定保真度且仿真速度快的漂浮式海上风电场稳态仿真方法。

技术实现思路

1、基于此，本申请实施例的目的是提供一种漂浮式海上风电场稳态仿真方法及装置、电子设备，以解决背景技术中存在的技术问题。

2、根据本申请实施例的第一方面，提供一种漂浮式海上风电场稳态仿真方法，包括：

3、获取漂浮式海上风电场中风速风向测量数据和风电机组布局位置信息，获取每台风电机组的系泊系统信息；

4、根据所述风速风向测量数据和风电机组布局位置信息，基于尾流模型计算风电场中各台风电机组的等效入流风速，由所述等效入流风速建立风电机组气动载荷模型和风电场指标计算模型；

5、根据所述风电机组布局位置信息、每台风电机组的系泊系统信息，建立准静态系泊系统模型；

6、根据所述风电机组气动载荷模型和所述准静态系泊系统模型，建立这两个模型之间的第一耦合模型，以实现这两个模型之间的数据传输；

7、根据所述准静态系泊系统模型和所述风电场指标计算模型，建立这两个模型之间的第二耦合模型，以实现这两个模型之间的数据传输；

8、根据所述风速风向测量数据、风电机组布局位置信息、每台风电机组的系泊系统信息、尾流模型、风电机组气动载荷模型、准静态系泊系统模型、第一耦合模型、风电场指标计算模型和第二耦合模型，进行漂浮式海上风电场的稳态仿真。

9、可选的，在由等效入流风速建立风电机组气动载荷模型的过程中，将气动载荷作为漂浮式风电机组的主要载荷，忽略海流和波浪对漂浮式风电机组的载荷。

10、可选的，所述第一耦合模型的输入信息为气动载荷指标，由风电机组气动载荷模型计算得到；输出信息为系泊系统所受外力。

11、可选的，所述第二耦合模型的输入信息为每台风电机组的更新位置信息，由准静态系泊系统模型计算得到；输出信息为风电场的更新布局信息。

12、可选的，根据所述风速风向测量数据、风电机组布局位置信息、每台风电机组的系泊系统信息、尾流模型、风电机组气动载荷模型、准静态系泊系统模型、第一耦合模型、风电场指标计算模型和第二耦合模型，进行漂浮式海上风电场的稳态仿真，包括：

13、根据所述风速风向测量数据和风电机组布局位置信息，基于所述尾流模型计算风电场中每台风电机组的等效入流风速；

14、根据所述等效入流风速，使用所述风电机组气动载荷模型计算得到气动载荷指标；

15、根据所述气动载荷指标，使用所述第一耦合模型计算得到系泊系统所受外力；

16、根据所述系泊系统所受外力、所述风电机组布局位置信息、所述每台风电机组的系泊系统信息，使用所述准静态系泊系统模型计算得到每台风电机组的更新位置信息；

17、根据每台风电机组的更新位置信息，使用所述第二耦合模型计算得到风电场的更新布局信息；

18、根据所述风电场的更新布局信息，使用所述风电场指标计算模型计算得到风电场指标。

19、根据本申请实施例的第二方面，提供一种漂浮式海上风电场稳态仿真装置，包括：

20、获取模块，用于获取漂浮式海上风电场中风速风向测量数据和风电机组布局位置信息，获取每台风电机组的系泊系统信息；

21、气动载荷和指标计算建模模块，用于根据所述风速风向测量数据和风电机组布局位置信息，基于尾流模型计算风电场中各台风电机组的等效入流风速，由所述等效入流风速建立风电机组气动载荷模型和风电场指标计算模型；

22、系泊系统建模模块，用于根据所述风电机组布局位置信息、每台风电机组的系泊系统信息，建立准静态系泊系统模型；

23、第一耦合模型建立模块，用于根据所述风电机组气动载荷模型和所述准静态系泊系统模型，建立这两个模型之间的第一耦合模型，以实现这两个模型之间的数据传输；

24、第二耦合模型建立模块，用于根据所述准静态系泊系统模型和所述风电场指标计算模型，建立这两个模型之间的第二耦合模型，以实现这两个模型之间的数据传输；

25、仿真模块，用于根据所述风速风向测量数据、风电机组布局位置信息、每台风电机组的系泊系统信息、尾流模型、风电机组气动载荷模型、准静态系泊系统模型、第一耦合模型、风电场指标计算模型和第二耦合模型，进行漂浮式海上风电场的稳态仿真。

26、根据本申请实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：

27、一个或多个处理器；

28、存储器，用于存储一个或多个程序；

29、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的方法。

30、根据本申请实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。

31、本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

32、由上述实施例可知，本申请以尾流模型、准静态系泊系统模型为依托，通过将漂浮式海上风电场稳态仿真涉及的气动载荷指标、风电机组更新位置信息、风电场指标进行联合建模，实现风电机组气动载荷模型和准静态系泊系统模型之间的数据传输和准静态系泊系统模型和风电场指标计算模型之间的数据传输，来获得高度耦合的漂浮式海上风电场仿真方法，该方法能够有效模拟风电机组和系泊系统结构体之间、结构体和海洋风环境之间的复杂相互作用，同时保持快速的仿真速度，有效克服了现有仿真方法无法满足漂浮式海上风电场控制优化对仿真时间要求的问题，进而有效降低漂浮式海上风电场仿真的时间成本与经济成本，保证了漂浮式海上风电场控制优化的可实现性与可靠性。

33、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

1.一种漂浮式海上风电场稳态仿真方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在由所述等效入流风速建立风电机组气动载荷模型的过程中，将气动载荷作为漂浮式风电机组的主要载荷，忽略海流和波浪对漂浮式风电机组的载荷。

3.根据权利要求1所述的一种漂浮式海上风电场稳态仿真方法，其特征在于，所述第一耦合模型的输入信息为气动载荷指标，由风电机组气动载荷模型计算得到；输出信息为系泊系统所受外力。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二耦合模型的输入信息为每台风电机组的更新位置信息，由准静态系泊系统模型计算得到；输出信息为风电场的更新布局信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述风速风向测量数据、风电机组布局位置信息、每台风电机组的系泊系统信息、尾流模型、风电机组气动载荷模型、准静态系泊系统模型、第一耦合模型、风电场指标计算模型和第二耦合模型，进行漂浮式海上风电场的稳态仿真，包括：

6.一种漂浮式海上风电场稳态仿真装置，其特征在于，包括：

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。