风电处理软件WT操作手册

WT操作手册MeteodynWT是由法国政府环境与能源署ADEME支持开发的基于计算流体力学技术的风资源评估及微观选址软件工具。综述WT软件的计算流程共分为六个部分，分别是：预处理、定向计算、定向计算结果、综合、后处理-质量检验、后处理-关键位置结果，流程图如下图所示预处理：对计算项目的定义、计算文件的准备、计算文件的检验，项目检验。定向计算：根据项目定义的区域范围、加密计算范围，按照输入边界条件、大气稳定度，生成网格。定向计算结果：对生成网格进行求解，生成定向风流参数（自由流场）。综合：根据定向计算结果，代入实测风资源数据或者中尺度数据，进行风资源参数计算、风机发电量及尾流效应计算。后处理-质量检验：根据综合结果，检验风资源参数计算结果，判断其计算准确性。后处理-关键位置结果：根据综合结果，检验风机点位处的发电量、风况参数计算结果，判断其准确性。定向计算计算文件准备地图地形文件地形数据：格式可以为map，dxf，xyz，shp。建议使用map格式。对于未进行测绘的前期评估项目或全场海拔高差不超过10m的平原项目，建议直接使用WT自动的地形数据库；对于已进行测绘的项目，需要根据WT地图制作教程，对测绘地形图进行插补，制作符合计算要求的map文件。粗糙度数据：格式可以为map，tiff，xyz，chm。建议使用map格式。对于未进行测绘的前期评估项目或全场海拔高差不超过10m的平原项目，建议直接使用WT自动的粗糙度数据库；对于已进行测绘的项目，需手绘粗糙度地图。风资源文件时间序列与湍流校正文件：格式可以为timsigma,tss。建议使用timsigma格式，可以使用windographer直接输出。该格式包含了时间、风速、湍流数据。风流数据文件：格式可以为tab,akf,tim,tms。建议使一个是包含了用tim格式，可以使用windographer直接输出。该格式包含了时间、风速数据，不包含湍流数据。湍流矩阵文件：格式可以为txt、tab。该格式主要是进行湍流矫正使用。对于使用风流数据文件tim格式，建议加入湍流矩阵文件，对计算风机点位处湍流进行矫正。中尺度数据文件：格式可以为tab、tim。中尺度在计算中使用较少，可以参考WT帮助文件使用。结果点文件测风塔结果点文件：格式可以为xyz,xyh。对于测风塔点位，不建议直接导入，建议根据测风塔坐标和测风高度结果，手动输入。风机结果点文件：格式可以为xyz,xyh。建议使用xyh格式导入。功率曲线文件功率曲线文件：格式可以为wtg、txt。建议使用wtg格式，可以使用WAsP自带的工具制作wtg文件。txt格式文件仅有风速对应的输出功率，无推力系数参数。尾流效应（推力系数CT曲线）文件：格式可以为txt。对于使用txt格式的功率曲线文件，需要同时输入尾流效应文件，否则无法计算发电量。计算文件导入项目定义在项目描述窗口，建议输入项目背景、项目区域等简单描述。地图地形文件导入首先，点击按钮，对工程项目的坐标系进行定义。建议根据测绘文件，选择使用西安80坐标系或者大地2000坐标系。对于中国境内项目，不建议使用UTM坐标系。其次需要定义项目的中心点、计算半径。项目中心点可以在奥维或谷歌地图中读取，输入格式为经纬度（度）格式。对于平坦地形项目，一般计算半径为项目中心点到最远风机距离的1.2-1.5倍，若项目边界5km范围内有较高的山地或主风向有障碍物，则需在计算中包含可能对风况产生影响的区域。对于山地地形，一般计算半径为项目中心点到最远风机距离的1.3-1.8倍，若项目边界5km范围内有较高的山地或主风向有障碍物，则需在计算中包含可能对风况产生影响的区域。此时输入的中心点坐标和计算半径，软件会根据输入的地形文件、风机结果点文件进行自动调整。输入后结果如下：在定义工程中心点和和计算半径之后，需要导入地形图和粗糙度地图。根据不同的地形文件来源，主要导入方式有两种。第一种是使用WT自带地形数据文件。点击按钮后，会出现如下页面。选择“地理信息数据库”选项卡，软件会根据预设的中心点和半径，自动匹配数据库中的地形文件和粗糙度文件。直接勾选地形和粗糙度选项，完成地形和粗糙度文件载入。第二种是使用自行制作的地形图和粗糙度地图。同样是点击后，会出现如以上页面。选择“计算机”选项卡，直接选择地形图和粗糙度文件所保存在电脑中的路径，完成载入。在完成地形图和粗糙度文件载入后，主界面的中部会显示已载入的在完成地形和粗糙度文件载入后，建议对工程中的地形和粗糙度文件进行一次检验，以保证其正确性。点击按钮，此时该按钮为红色，在完成检验后，若文件正确，则会变成黑色。注意，地形文件是定向计算的必须文件，在进行定向计算时，地形文件必须导入，粗糙地地图根据计算需要进行导入。二者均不可在进行定向计算后改变或者添加。其他文件导入点击按钮，选择“计算机”选项卡，可以分别导入风速文件、湍流矩阵文件、功率曲线文件、尾流效应文件。以上文件不是定向计算的必须文件，可以在定向计算之前导入，也可在综合计算阶段添加或更改。添加结果点文件风机结果点文件对于风机结果点文件，可以直接添加XYH格式文件，其添加方法与上述“其他文件导入”方法相同。测风塔结果点文件对于测风塔结果点文件，建议通过手动添加。在软件主页面下方区域，点击“结果点文件-新建”，会出现如下页面：在“标签栏”输入测风塔名称，建议以Mxxxx-xxm命名（例如M1221-120m，表示1221#测风塔，120m高度层）。在“X（m）”和“Y（m）”栏，分别输入测风塔所对应的平面坐标的X和Y值。在“H/Z（m）”栏，输入测风塔高度层，此时输入的高度层需与“标签栏”命名的高度层对应。对于需要使用同一测风塔的不同高度层风资源数据进行计算，则可通过改变“标签栏”的高度层描述和“H/Z(m)”栏的输入数值来实现。对于需要使用多个测风塔进行计算，可以在此时分别输入不同测风塔坐标及高度层信息。以上窗口可同时新建垂直廓线文件、中尺度单元、雷达测风数据。由于该功能不常用，使用时参考WT帮助文件即可。在完成以上文件导入后，需再次进行检验，才能添加绘图区域。操作方式与第一次导入地形地图文件相同。添加绘图区域绘图区域即为加密计算区域，对于工程计算，建议对测风塔、风机点位所处区域进行加密计算。在软件主页面下方区域，点击“绘图-新建”，会出现如下页面：添加绘图区域的方式有两种：第一种，如果未导入测风塔和风机结果点文件，仅知道风机和测风塔所在的区域范围，可以通过奥维或谷歌地图，以覆盖风机和测风塔区域的矩形取西南-东北对角点，转出对应的坐标，输入至上述对话框中。第二种方式是手动绘制。点击“数字化”按钮，会出现如下界面，此时可以通过在右侧的地图区域，手动绘制矩形区域，完成加密区域绘制。注意，使用此方法时，建议先在添加测风塔和风机结果点文件，手动绘制的矩形区域需包含全部测风塔和风机点位。完成以上绘图区域绘制后，还需要对加密步长和高度层进行定义，对于平原项目，建议步长为25-40m；对于山地项目，建议步长为20-30m。在“高度”选项中，可以输入拟选轮毂高度的数值，同时绘制不同高度层的风资源参数图谱。在完成以上步骤后，点击按钮，此时该按钮为红色，在完成检验后，若文件正确，则会变成黑色。定向计算在完成以上步骤后，点击右侧第一栏“定向计算准备”按钮，会出现以下界面：最小水平分辨率建议取值20-40，最小垂直分辨率建议取值4-5。在未知热稳定系数幸亏下，一般选择中性热稳定性，或根据已知区域的热稳定性进行选择。在以上窗口，定义计算的扇区步长。有两种定义方式，第一种是按照固定步长计算，选择左侧扇区步长，直接输入各扇区步长长度，例如16个扇区，输入22.5。第二种方式是手动定义，选择右侧风向，分别输入各扇区参数。对于选取第一种方式，也可用第二种手动输入的方法，对需要加密计算的扇区进行手动定义。注意，两个相邻的扇区角度不能超过45°，否则定向计算结果不可用于综合计算。完成以上步骤后，点击“计算”按钮，软件会开始定向计算。定向计算结果在右侧的定向计算栏可以显示已定向计算的扇区。点击右键，可以查看定向计算结果。其结果如下图所示：以上信息包含了该扇区定向计算的基本参数。若某扇区计算不收敛或收敛率过低，则需要重新进行定向计算。对于发散或者收敛率达不到要求的方向，可以根据以下顺序进行调整：（1）最小垂直分辨率。（2）最小水平分辨率。（3）临近扇区，例如在0°方向经过上述的调整仍达不到收敛要求，则可以计算3°，357°方向。（4）边缘平滑和区域平滑。综合完成定向计算后，可以进行综合计算。点击“综合或多塔综合”按钮，会出现以下界面：添加描述建议在每一个综合计算中添加描述信息，信息可包含综合采用的风机排布方案、测风塔、风机型号、轮毂高度等。选择/添加结果点点击上方界面中按钮，添加综合计算所需的测风塔点位、风机点位、绘图区域。添加绘图区域如上图所示，点击“绘图”选项，选择本次综合采用的轮毂高度所对应的绘图高度，对于采用不同轮毂高度混排的方案，可同时选取多个绘图高度层。添加风力发电机组如上图所示，点击“风力发电机组”选项，选择本次综合采用的风机点位。若在定向计算前未载入风力发电机组排布文件，此时可点击“载入排布文件”按钮，载入一个风机排布方案。对于需要计算其他排布方案，也可按照此步骤载入。若仅需添加或改变个别风机排布，可以使用“添加新风力发电机”功能，手动输入新的风机坐标信息，即可完成载入。如果载入或添加了新的风机排布方案，需要点击“启动微观选址”按钮，点击“ok”后，软件会完成载入。添加测风塔点位如上图所示，点击“结果点菜单”选项，选择本次综合采用的测风塔。其他文件载入若需载入垂直廓线、中尺度数据、雷达测风数据，可在以上菜单中载入，操作方法与载入风力发电机组相同。完成以上文件载入后，点击也没右下方“确认”按钮，新的计算配置将会显示在综合窗口。建议对每一个综合的配置方案进行保存，方便后续查找或重新计算。气象参考如下图所示，点击综合窗口右侧“气象参考”按钮，对计算所采用的测风塔进行数据配置。选择“气象数据”选项，在“测风点”按钮处，选择上一步所载入的测风塔。在“气象数据文件”选项，选择所对应测风塔编号和高度层的风资源数据。建议扇区步长选择为“22.5”，即按照国标16个扇区进行计算。如果没有热稳定度计算文件，则需按照场区的热稳定度值，选择对应数值。若无法判断热稳定度，建议按照中性热稳定度选择。在窗口最下方，需要输入在该测风塔海拔处的空气密度，以便于软件对风机处的空气密度进行校正。若一个项目有多个测风塔参与综合计算，则点击“增加一个测风点”按钮，按照以上步骤添加测风塔配置方案。在完成多个测风塔添加后，需要对多塔综合参数进行配置。点击“多测风塔综合”选项卡，出现如下界面。加权方式建议选择“距离平方”。如果不确定各测风塔对全场风力发电机组的代表性，则可不进行进一步配置。如果对测风塔对不同机位点的代表性存在差异，则可点击“高级模式”按钮，进行信任系数配置，界面如下图所示。高级模式状态下，可以针对每一个结果点来指定各自的信任系数设置方式。因此，每一个结果点都可以选择自己的信任系数组合，每一个结果点都可以有特定的信任系数。使用最近的测风点选项与设置信任系数的方式不同，而是相对于结果点位置，在所有已添加的测风参考点之中寻找距离该结果点最近的一个参考点，根据这个参考点的风流情况计算该结果点上各变量的综合结果。如需添加一个新的信任系数设置，请点击“添加自定义信任系数”按钮，打开“添加自定义信任系数”窗口。首先需要在“自定义组合名称”栏中为自定义的信任系数组合创建一个名称。然后，需要针对每一个气象参考数据都指定一个信任系数值。最后，点击“添加”按钮，将自定义的信任系数组合添加到备选列表中。选择定向计算结果点击“结果”按钮，在以下窗口中对定向计算的扇区结果进行选择。建议对同一个热稳定度定向计算的全部扇区进行勾选，参与综合计算。如果相邻的两个扇区角度超过45°，此时会出现警告。所以需确保定向计算结果中相邻两个扇区的角度小于45°。添加湍流校正文件若载入的测风塔数据为timsigma格式，则无需添加湍流校正文件。若载入的测风塔数据为其他格式，不包含湍流参数，则建议在此步骤添加湍流矫正文件。点击“湍流校正”按钮，在以下界面中，添加所对应测风塔编号的湍流校正文件即可。下图中显示了三种不同的湍流校正方式，前两种均是通过添加湍流校正文件实现。最后一种则是采用了timsigma格式风资源数据进行了湍流校正。添加功率曲线点击“风力发电机”按钮，在以下界面添加风机功率曲线。如果采用的是WTG格式功率曲线，则可在“功率曲线”选项下直接添加，并选择该风机所对应的IEC等级。若采用的TXT格式的功率曲线，则需在“功率曲线”选项下，分别添加功率曲线和推力系数的TXT文件，同时选择该风机对应的IEC等级。如果某风机为常用计算机型，则可点击“定义类型”按钮，保存该风机的功率曲线。如果该综合方案采用的是不同机型的混排方案，则需要通过配置风电场选项实现。勾选页面下方的“风电场”选项，点击“风电场属性配置”，在以下界面中，对不同风机功率曲线进行配置。在各个风机的“风机类型”下拉菜单中，选取所对应机型的功率曲线，即可完成方案配置。在完成功率曲线选择后，建议在“风电场名称”处，输入该配置方案的名称，以便于识别不同的混排方案。最后点击“添加风电场”按钮，即可完成不同机型混排方案的功率曲线配置。选择尾流模型在WT软件中，提供了两种模型供选择。对于中国境内的风电项目，建议选用“park模型”进行计算。点击“尾流效应”按钮，在下拉菜单中选取“park”模型，即可完成配置。添加极风风速点击“极风”按钮，选择"在测风点"所输入的参考50年回归风速是用于综合计算的测风塔点位置对应的50年一遇极风速值。完成以上步骤后，点击“开始综合”按钮，即可开始综合计算。后处理计算结果在完成综合计算后，在右侧“综合和多塔综合”栏，可以看到各综合结果，邮件点击需要查看综合，会出现如下界面：可以综合计算进行可视化、输出各类矩阵、时间序列结果、IEC对应的结果，计算折减和不确定性，生成报告。结果可视化点击“结果可视化”按钮，可以查看各高度层的风参数图谱。可查看参数包括：风速、湍流强度、入流角、能量密度、发电量、容量系数、威布尔分布参数、风切变。如果需要查看图谱，前提是在综合计算结果点中加入了该高度层