(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210883609.2 (22)申请日 2022.07.26 (71)申请人 中国气象局上海台风研究所 （上海 市气象科 学研究所） 地址 200030 上海市徐汇区蒲西路16 6号 申请人 国家气候中心 　华北电力大 学 (72)发明人 汤胜茗　朱蓉　张晓东　陈佩燕　 李永平　余晖　李田田　李玉辉　 (74)专利代理 机构 重庆智诚达 邦专利代理事务 所(普通合伙) 50289 专利代理师 贺春林 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 30/28(2020.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 113/06(2020.01) (54)发明名称 一种便于风电场选 址的台风 风险评估方法 (57)摘要 本发明涉及一种便于风电场选址的台风风 险评估方法， 包括以下步骤： S1、 风电场范围及历 史影响台风的选取； S2、 参数化台风风场模型； S3、 台风极端风况关键参数计算及风机选 型； S4、 台风极端风况最不利情景划分； S5、 台风大气涡 旋CFD(计算流体力学)模式， 将不同情景的台风 中尺度模拟风场带入台风大气涡 旋CFD模式进行 数值模拟， 得到风电场多场景下极端风况的精细 化数值模拟风场； S6、 将步骤S3得到的台风极端 风况关键参数与步骤S5中C FD精细化数值模拟风 场进行对比分析， 进行风电场台风风险评估； 解 决现有风电场风险评估方法存在未考虑台风这 种极端天气条件， 无法对台风条件 下复杂地形风 电机组前期选 址提供帮助以及风险评估的问题。 权利要求书3页 说明书11页 附图2页 CN 115204709 A 2022.10.18 CN 115204709 A 1.一种便 于风电场选 址的台风 风险评估方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 风电场范围及历史影响台风的选取 确定风电场研究范围及研究范围内的历史台风最佳路径数据集资料作为原始数据资 料； S2、 参数化台风 风场模型 将步骤S1风电场附近的历史台风最佳路径数据带入参数化台风风场模型进行数值模 拟； S3、 台风极端风况关键参数计算及风机 选型 利用参数化台风风场模型得到的台风中尺度模拟风场(公里级分辨率)， 计算风电场台 风极端风况关键参数及其 概率； S4、 台风极端风况最 不利情景划分 依据风电场附近的步骤S2得到的台风中尺度模拟风场(公里级分辨率)， 将区域内的影 响台风进行多情景分类； S5、 台风大气涡旋 CFD(计算 流体力学)模式 将不同情景的台风中尺度模拟风场带入台风大气涡旋CFD模式进行数值模拟， 得到风 电场多场景 下极端风况的精细化数值模拟风场(米级至 十米级分辨 率)； S6、 风电场台风 风险评估 将步骤S3得到的台风极端风况关键参数与步骤S5中CFD精细化数值模拟风场进行对比 分析， 进行风电场台风 风险评估。 2.如权利要求1所述便于风电场选址的台风风险评估方法， 其特征在于， 步骤S1中风电 场的选取范围定为以风电场为中心划定半径为150km的圆， 选取经过该圆范围内且热带气 旋强度等级在热带风暴以上的所有台风， 并提取该区域内每一个台风的最佳路径数据资料 作为原始数据资料。 3.如权利要求1所述便于风电场选址的台风风险评估方法， 其特征在于， 步骤S2中参数 化台风风场模型为Batts风场模型、 Yan  Meng风场模型、 Shapiro风场模型及CE风场模型中 一种。 4.如权利要求1所述便于风电场选址的台风风险评估方法， 其特征在于， 步骤S2由参数 化台风风场模型计算得到的风电场150km范围内历史台风中尺度模拟风场格点数据(公里 级分辨率)， 提取每个模拟台风在风电场每个评估点位上的最大风速， 利用极值分布概率模 型对极值风速序列进行拟合计算， 得出风电场的50年一遇的最大风速； 将得到的50年一遇 最大风速值与中国国家标准GB/T  31519‑2015 《台风型风力发电机组》 里面机组所能承受的 轮毂高度处50年一遇10分钟平均极端风速(VTref)进行对比， 从而确定风电场需要使用的风 力发电机的等级， 并完成风电场宏观选 址和风机 选型。 5.如权利要求1所述便于风电场选址的台风风险评估方法， 其特征在于， 步骤S3采用极 值Ⅰ型分布进行极值 风速拟合计算， 得 出风电场的5 0年一遇的最大风速 。 6.如权利要求1所述便于风电场选址的台风风险评估方法， 其特征在于， 步骤S4以台风 经过风电场时台风中心位置的不同， 对选 定的台风进行不同情景的划分； 情景1： 台风经 过风电场时， 台风中心在风电场目标点的左侧； 情景2： 台风经过风电场时， 台风中心恰好在风电场的中心， 或台风中心距离风电场目权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115204709 A 2标点位置不超过10km； 情景3： 台风经 过风电场时， 台风中心在风电场目标点的右侧。 7.如权利要求1所述便于风电场选址的台风风险评估方法， 其特征在于， 步骤S5将步骤 S5所划分的3个情景， 取每个情景中的所有台风的最大风速和平均风向作为台风大气涡旋 CFD模拟的初始值， 分别带入台风大气涡旋CFD模式中进 行模拟， 得到3个不同情景下的台风 精细化数值模拟风场； 其台风数值计算模型如下： 风电场尺度的大气边界层CFD计算模型关注数公里水平范围和数百米、 几千米高度范 围内的大气边界层流动， 主要关注地形、 建筑和地表形态对风速 分布的影响； 台风大气边界 层接近中性稳定度， 位温为均匀场， 视为不可压缩空气的定常流动， 不考虑能量方程， 雷诺 时均动量方程 为： 式中ui为平均风速矢量， ρ 为标准大气密度， ν为空气的运动粘度， νt为涡粘系数； p为平 均气压但不包括重力引起的垂直静压差， 因此式中不考虑重力； Ωj为地球自转角速度矢 量； 台风大气涡旋 中空气流受到指向台风中心的压差梯度力(径向)和向右的科氏力， 这里 忽略切向作用力， 径向作用力用向心力表示： 式中 为台风大气涡旋的水平向心力， R为当前位置到台风中心的距离， 即计算 点的台风半径， tk为台风大气涡旋的切向单位矢量， ri为径向单位矢量； pd是不包括垂直静 压差和水平静压差的压力场； 涡粘系数νt的计算采用k ‑ε双方程湍流模型； 台风大气边界层 掺混剧烈， 可视为中性稳定度、 位温均匀， k ‑ε方程不包括位温梯度的影响； 定常、 不可压缩 中性大气的湍动能及其 耗散率方程： 式中Pk＝2νTSijSij为湍动能生成速率， σk和σε分别为湍动能及其耗散率的湍流普朗特 数， 分别表示湍流动量扩散和湍动能及 其耗散率扩散系数的对比； C1ε和C2ε为模型常数； 由k 和 ε可计算涡粘系数νt＝Cμk2/ε， Cμ为模型常数， 在工业流动中， 通常根据粗糙管流的测量数 据确定； 在大气边界层流动中， 需要根据实际测风数据标定， 模 型常数取为Cμ＝0.036， C1ε＝ 1.21， C2 ε＝1.92， σk＝1.0， σε＝1.19。 8.如权利要求1所述便于风电场选址的台风风险评估方法， 其特征在于， 步骤S6提取风 电机组点位在3种不同风场情景下CFD模拟所产生的最大风速值； 将3个不同情景下风电机 组点位处的最大风速值与风力发电机等级中的50年一遇10分钟平均极端风速(VTref)值进权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115204709 A 3