一种求解风电机组最优轮毂高度的数学模型

作者：袁宗涛^*

来源：太阳能, 2022, (06): 43-49.

DOI：10.19911/j.1003-0417.tyn20210219.01

• 风电机组
• 最优轮毂高度
• 轮毂高度比选
• 塔筒质量
• 边际收益

旨在建立一种求解风电机组最优轮毂高度的数学模型，并给出具有普适性的轮毂高度比选方法。首先，通过选用功率曲线、风速分布和风廓线模型确定风电机组总收益，由总收益与风电机组轮毂高度的关系得到边际收益；其次，通过建立轮毂高度与塔筒质量的函数关系得到边际成本；最后，在解得最优轮毂高度的基础上给出3种最佳轮毂高度比选方法。研究结果表明：1）在可行域内，风电机组存在最优轮毂高度且值为唯一。2）当可选轮毂高度的最大值小于等于最优轮毂高度时，最大值为最佳轮毂高度；当可选轮毂高度最小值大于等于最优轮毂高度时，最小值为最佳轮毂高度。3）若可选最佳轮毂高度大于最优轮毂高度，则必定存在1个小于最优轮毂高度且收益相同的高度。4）最优轮毂高度与切变指数成正比，与风电机组塔筒单位造价成反比，与风电机组固定成本无关。