有什么辦法可以控制海上風場尾流？

2017-10-04 14:35:20 遠景風向標　點擊量：評論 (0)

尾流是什么？看下圖！這是否震撼到你了？！你看，通過風輪旋轉(zhuǎn)面以后，風就形成了渦流?！　∵@意思就是說，當上風向的風機吃飽喝足后，下風向的風機就只能吃剩飯冷菜了。來自風場的實際數(shù)據(jù)顯示，當風向貫穿

尾流是什么？看下圖！這是否震撼到你了？！你看，通過風輪旋轉(zhuǎn)面以后，風就形成了渦流。

　　這意思就是說，當上風向的風機吃飽喝足后，下風向的風機就只能吃剩飯冷菜了。來自風場的實際數(shù)據(jù)顯示，當風向貫穿風機，形成全尾流覆蓋后，下風向風機的功率會下降50%。

　　這對風場來說，算是最壞的消息了。

　　那怎么辦？要減小尾流的影響，需要嚴格計算風機的排布間距。不過，由于受風場投資建設、規(guī)劃等方面的限制，也不可能為了減小尾流影響而設置過大的機位間距。按照業(yè)界通行的做法，風機之間的行間距大于5倍的風輪直徑，列間距大于3倍的風輪直徑。但實際的觀測數(shù)據(jù)顯示，即使當風機間距達到20倍的風輪直徑時，尾流仍然可以導致數(shù)個百分點的功率損失。

　　還有更壞的情況，尾流不僅會影響發(fā)電量，還會帶來附加湍流。這就是說，尾流下湍流強度會顯著增加，在額定風速下的湍流甚至會超過風機的設計強度。在相同風速下，大湍流會導致傳動鏈運行狀態(tài)頻繁變化，加速部件疲勞損傷，進而縮短壽命。而且，在一些極端的風況下，尾流帶來的附加湍流還會影響到風機的正常運轉(zhuǎn)。所以，如何降低尾流影響一直都是學術(shù)界和行業(yè)專家們研究的熱點課題。

　　尾流涉及葉片氣動、風模型、地表復雜度等非線性因素，如何建立真實有效的尾流模型是個既關(guān)鍵又很復雜的問題。有不少研究機構(gòu)和大學通過CFD仿真計算加上風洞實測校準，都提供了各自的尾流模型和關(guān)鍵控制因素的量化關(guān)系。

　　可以說，尾流的理論研究在近10年的發(fā)展過程中得到了逐步完善，在算法復雜度、運算速度等方面也都有了極大的提高，變槳、偏航等控制手段對尾流的影響也可以準確衡量。當風機與風向有一定的夾角時，會產(chǎn)生類似甩尾的效應，尾流方向會產(chǎn)生偏離，從而減小對下風向風機的影響。有了類似的控制手段，下一步就是基于尾流模型，探索風場級的尾流協(xié)同控制方案。

　　不過，理論研究是一碼事，工程實踐又是另外一個系統(tǒng)了。要從實際上減少尾流對發(fā)電量和載荷的影響，提高風場產(chǎn)能，減少疲勞損耗，需要形成一套能夠被實踐驗證的風場協(xié)同尾流控制方法。

　　這就不得不提及遠景和美國一家頂尖的可再生能源研究機構(gòu)了。2015年雙方合作研發(fā)了一套尾流協(xié)同控制平臺與算法。該算法通過對風場機群的機位和實際運行數(shù)據(jù)評估，調(diào)整尾流協(xié)同控制模型算法參數(shù)，從而讓理論模型逼近實際狀態(tài)。然后，根據(jù)主動偏航策略得到最優(yōu)的控制矩陣。當“大腦”識別到某個風向時，會給不同的風機下發(fā)不同的偏航動作指令，從而實現(xiàn)全場尾流折損的最小化，最終提高整體的發(fā)電量。

　　這一尾流協(xié)同控制理論研究成果和方法在位于江蘇如東的12萬千瓦海上風電場內(nèi)付諸工程實踐。該風場尾流協(xié)同控制的實際運行數(shù)據(jù)，重新定義了學術(shù)界尾流模型的理論精度，將主動尾流控制推向了工程產(chǎn)品化的時代，實現(xiàn)了海上風電場尾流扇區(qū)發(fā)電量5%的提升。