蒋玲芳

摘 要：本文通过对2016年全国大学生数学建模竞赛D题的分析，利用Matlab软件进行非线性拟合，得到风速与实际功率间的函数关系模型，从而选择匹配的风机，提高该地区风能资源的利用率。

关键词：风能资源风机匹配利用率;Matlab软件非线性拟合

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.11.080

0 引言

2016年“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛D题为“风电场运行状况分析及优化”。赛题提供了某风电场2015年全年的部分风况和运行数据，要求在对上述数据进行分析基础上，对风电场的风机设备选择以提高风能资源的利用率。本文主要利用这些数据对该风电场的风能资源及其利用情况进行评估，并利用给出的数据从风能资源与风机匹配角度判断新型号风机是否比现有风机更为适合，从而达到充分利用资源，提高利用率。

1 风电场的风能资源及其利用情况进行评估

利用赛题附件提供放任数据结合风能资源评估的国家标准，我们能够计算的风能资源参数主要有（月、年）平均风速、平均风功率密度等。建立了如下的模型，并给出相应的计算结果。

1.1 平均风速

1.2 平均风功率密度

由赛题[1]附件1提供的一年内各风机安装处的平风速和风电场日实际输出功率，我们建立平均风功率模型：

1.3 月平均实际功率模型

将已知附件1中的数据代入公式（2），利用Matlab程序：

1.4 风能资源利用率模型

根据赛题[1]附件1给出的数据，结合公式（1）-（2）计算出月平均风速、月平均实际功率，并建立平均利用率资源模型如下：

2 风机的匹配性

根据赛题[1]附件2，附件3，附件4的数据计算出各个风机的年风功率密度和年平均风速，以及湍流强度。从风能资源与风机匹配的角度来求出风电场各个机型的容量系数CF，容量系数越大，匹配度越高。通过比较容量系数CF来判断新机号风机是否比现有风机更为合适。

（1）利用matlab软件进行非线性拟合，具体代码如下：

从表2可以看出：风机机型Ⅰ的容量系数小于风机机型Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，故风机机型Ⅰ的较风机机型Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ更匹配。风机机型Ⅲ，Ⅳ较风机机型Ⅱ更匹配。风机机型Ⅱ与新风机机型号匹配度一样。从风能资源的利用率和风机的匹配程度可以得出：风机机型Ⅰ较新型风机机型Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ更合适。风机机型Ⅲ，Ⅳ较风机机型Ⅱ更为合适。风机机型Ⅱ与风机机型Ⅴ一样。

参考文献

[1]国家标准化管理委员会.GB/T18710-2002，风电场风能资源评估方法[M].北京：中国标准出版社，2002.

[2]国家发展和改革委员会.发改能源[2004]865号，全国风能资源评价技术规定[S].2004.

[3]谢金星，谢毅.优化建模与LINDO/LINGO软件[M].北京：清华大学出版社，2006.

[4]周品，赵新芬.MATLAB數理统计分析[M].北京：国防工业出版社，2009.