《基于机器学习的海上风电场空气动力学随机评估》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: pengh
  • 发布时间:2020-08-18
  • 风力机流场预测是困难的,因为它需要计算昂贵的计算流体动力学(CFD)模型。本文的贡献是提出并发展了一种利用CFD和非侵入式随机展开方法进行海上风电场随机分析的方法。该方法是通过测试一系列机器学习方法,评估数据集的需求,并比较准确性与现场测量数据。所使用的方法是详细的,并将结果与从现有风电场获得的实际测量结果进行比较,以量化预测的准确性。在多个确定性输入范围内使用稳态CFD求解器对一个现有的海上风电场进行建模,并根据CFD结果训练一个近似模型。比较的近似模型有人工神经网络、高斯过程、径向基函数、随机森林和支持向量回归。RBF相对于CFD模型的平均绝对误差仅为0.54%,SVR预测相对于真实数据的误差(含散点)为12%,而Jensen的则为16%。这种方法有可能被用于更复杂的情况,即现有的分析方法不足或不能作出良好的预测。

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  • 《德国将测量大型风电机组空气动力学特性》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2019-10-08
    • 近日,德国弗劳恩霍夫风能和能源系统技术研究院(简称“Fraunhofer IWES”)已启动了一个项目,用于测量额定功率5MW以上的风电机组的空气动力学特性,该机构声称这是有史以来的首次验证。 在这项耗资400万欧元的HighRe项目中,将在德国不来梅港对额定功率8MW、风轮直径180米的Adwen机组的空气动力学特性进行测试,并将其与“复杂模型”进行比较。 该项目将评估迄今为止主要使用的模型计算是否仍能够适用于主要针对海上风电市场的大型风电机组。 利用来自风电机组运行的真实风况的详细数据,HighRe项目将使研究人员能够分析和理解发生在大型风电机组叶片上的精确的空气动力学效应。 在该项目中,三个(扫描区域)重叠的激光雷达将扫描风电机组上风向的流场,并且将在风电机组前后对风向(的变化)进行测量。同时,安装在风电机组和叶片上的传感器则能够精确记录这些测量结果。 在HighRe项目之前,Fraunhofer IWES能够证明大型风电机组在偏航过程中的模型分析中存在“显着偏差”,这种模型大约是20年前在小型风电机组上开发的,同样风电机组空气动力学模型也是基于小型风电机组的。 为了弥补这一点,(在后续的工程应用中)使用了计算流体动力学(CFD)方法,但是迄今为止,CFD方法的准确性只在在较小的风电机组上进行了检查验证。 Fraunhofer IWES项目经理Bernhard Stoevesandt表示:“ HighRe项目为风电研究和风电行业提供了绝佳的机会。通过该项目,风电空气动力学的安全性和准确性将可以适应(大型)风电机组的开发。”
  • 《海上风力涡轮机在空气动力和海浪载荷作用下的脆弱性分析》

    • 来源专题:可再生能源
    • 编译者:pengh
    • 发布时间:2020-08-10
    • 为了更有效地提取海洋地区的大量风能,离岸风力涡轮机已经被建造有细长塔和大转子。空气动力、海浪和地震荷载等外部振动源会对这些能源基础设施的安全构成威胁。摘要外振源作用下的海上风力发电机组的可靠性评估具有重要意义。以往关于风力机易损性分析的研究仅考虑了风力机的易损性,假设风力机处于停放状态,叶片质量集中在塔顶。作为风力机最重要部件之一的叶片易损性的研究尚未见报道。在目前的研究中,NREL 5mw风力涡轮机的一个详细的三维(3D)有限元(FE)模型在ABAQUS中被开发,塔和叶片被明确建模以真实地估计空气动力载荷和风力涡轮机的结构行为。考虑了结构质量、刚度和阻尼的不确定性,建立了塔和叶片的概率风致需求模型。在概率框架中研究了风力机在空气动力和海浪双重载荷作用下的动力行为,推导并讨论了在停靠和运行条件下塔和叶片的脆性曲线。