蔣玲芳

摘 要：本文通過對(duì)2016年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽D題的分析，利用Matlab軟件進(jìn)行非線性擬合，得到風(fēng)速與實(shí)際功率間的函數(shù)關(guān)系模型，從而選擇匹配的風(fēng)機(jī)，提高該地區(qū)風(fēng)能資源的利用率。

關(guān)鍵詞：風(fēng)能資源風(fēng)機(jī)匹配利用率;Matlab軟件非線性擬合

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.11.080

0 引言

2016年“高教社杯”全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽D題為“風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行狀況分析及優(yōu)化”。賽題提供了某風(fēng)電場(chǎng)2015年全年的部分風(fēng)況和運(yùn)行數(shù)據(jù)，要求在對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析基礎(chǔ)上，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)設(shè)備選擇以提高風(fēng)能資源的利用率。本文主要利用這些數(shù)據(jù)對(duì)該風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能資源及其利用情況進(jìn)行評(píng)估，并利用給出的數(shù)據(jù)從風(fēng)能資源與風(fēng)機(jī)匹配角度判斷新型號(hào)風(fēng)機(jī)是否比現(xiàn)有風(fēng)機(jī)更為適合，從而達(dá)到充分利用資源，提高利用率。

1 風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能資源及其利用情況進(jìn)行評(píng)估

利用賽題附件提供放任數(shù)據(jù)結(jié)合風(fēng)能資源評(píng)估的國家標(biāo)準(zhǔn)，我們能夠計(jì)算的風(fēng)能資源參數(shù)主要有（月、年）平均風(fēng)速、平均風(fēng)功率密度等。建立了如下的模型，并給出相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果。

1.1 平均風(fēng)速

1.2 平均風(fēng)功率密度

由賽題[1]附件1提供的一年內(nèi)各風(fēng)機(jī)安裝處的平風(fēng)速和風(fēng)電場(chǎng)日實(shí)際輸出功率，我們建立平均風(fēng)功率模型：

1.3 月平均實(shí)際功率模型

將已知附件1中的數(shù)據(jù)代入公式（2），利用Matlab程序：

1.4 風(fēng)能資源利用率模型

根據(jù)賽題[1]附件1給出的數(shù)據(jù)，結(jié)合公式（1）-（2）計(jì)算出月平均風(fēng)速、月平均實(shí)際功率，并建立平均利用率資源模型如下：

2 風(fēng)機(jī)的匹配性

根據(jù)賽題[1]附件2，附件3，附件4的數(shù)據(jù)計(jì)算出各個(gè)風(fēng)機(jī)的年風(fēng)功率密度和年平均風(fēng)速，以及湍流強(qiáng)度。從風(fēng)能資源與風(fēng)機(jī)匹配的角度來求出風(fēng)電場(chǎng)各個(gè)機(jī)型的容量系數(shù)CF，容量系數(shù)越大，匹配度越高。通過比較容量系數(shù)CF來判斷新機(jī)號(hào)風(fēng)機(jī)是否比現(xiàn)有風(fēng)機(jī)更為合適。

（1）利用matlab軟件進(jìn)行非線性擬合，具體代碼如下：

從表2可以看出：風(fēng)機(jī)機(jī)型Ⅰ的容量系數(shù)小于風(fēng)機(jī)機(jī)型Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，故風(fēng)機(jī)機(jī)型Ⅰ的較風(fēng)機(jī)機(jī)型Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ更匹配。風(fēng)機(jī)機(jī)型Ⅲ，Ⅳ較風(fēng)機(jī)機(jī)型Ⅱ更匹配。風(fēng)機(jī)機(jī)型Ⅱ與新風(fēng)機(jī)機(jī)型號(hào)匹配度一樣。從風(fēng)能資源的利用率和風(fēng)機(jī)的匹配程度可以得出：風(fēng)機(jī)機(jī)型Ⅰ較新型風(fēng)機(jī)機(jī)型Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ更合適。風(fēng)機(jī)機(jī)型Ⅲ，Ⅳ較風(fēng)機(jī)機(jī)型Ⅱ更為合適。風(fēng)機(jī)機(jī)型Ⅱ與風(fēng)機(jī)機(jī)型Ⅴ一樣。

參考文獻(xiàn)

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