有什么办法可以控制海上风场尾流？

2017-10-04 14:35:20 远景风向标　点击量：评论 (0)

尾流是什么？看下图！这是否震撼到你了？！你看，通过风轮旋转面以后，风就形成了涡流。　　这意思就是说，当上风向的风机吃饱喝足后，下风向的风机就只能吃剩饭冷菜了。来自风场的实际数据显示，当风向贯穿

尾流是什么？看下图！这是否震撼到你了？！你看，通过风轮旋转面以后，风就形成了涡流。

　　这意思就是说，当上风向的风机吃饱喝足后，下风向的风机就只能吃剩饭冷菜了。来自风场的实际数据显示，当风向贯穿风机，形成全尾流覆盖后，下风向风机的功率会下降50%。

　　这对风场来说，算是最坏的消息了。

　　那怎么办？要减小尾流的影响，需要严格计算风机的排布间距。不过，由于受风场投资建设、规划等方面的限制，也不可能为了减小尾流影响而设置过大的机位间距。按照业界通行的做法，风机之间的行间距大于5倍的风轮直径，列间距大于3倍的风轮直径。但实际的观测数据显示，即使当风机间距达到20倍的风轮直径时，尾流仍然可以导致数个百分点的功率损失。

　　还有更坏的情况，尾流不仅会影响发电量，还会带来附加湍流。这就是说，尾流下湍流强度会显著增加，在额定风速下的湍流甚至会超过风机的设计强度。在相同风速下，大湍流会导致传动链运行状态频繁变化，加速部件疲劳损伤，进而缩短寿命。而且，在一些极端的风况下，尾流带来的附加湍流还会影响到风机的正常运转。所以，如何降低尾流影响一直都是学术界和行业专家们研究的热点课题。

　　尾流涉及叶片气动、风模型、地表复杂度等非线性因素，如何建立真实有效的尾流模型是个既关键又很复杂的问题。有不少研究机构和大学通过CFD仿真计算加上风洞实测校准，都提供了各自的尾流模型和关键控制因素的量化关系。

　　可以说，尾流的理论研究在近10年的发展过程中得到了逐步完善，在算法复杂度、运算速度等方面也都有了极大的提高，变桨、偏航等控制手段对尾流的影响也可以准确衡量。当风机与风向有一定的夹角时，会产生类似甩尾的效应，尾流方向会产生偏离，从而减小对下风向风机的影响。有了类似的控制手段，下一步就是基于尾流模型，探索风场级的尾流协同控制方案。

　　不过，理论研究是一码事，工程实践又是另外一个系统了。要从实际上减少尾流对发电量和载荷的影响，提高风场产能，减少疲劳损耗，需要形成一套能够被实践验证的风场协同尾流控制方法。

　　这就不得不提及远景和美国一家顶尖的可再生能源研究机构了。2015年双方合作研发了一套尾流协同控制平台与算法。该算法通过对风场机群的机位和实际运行数据评估，调整尾流协同控制模型算法参数，从而让理论模型逼近实际状态。然后，根据主动偏航策略得到最优的控制矩阵。当“大脑”识别到某个风向时，会给不同的风机下发不同的偏航动作指令，从而实现全场尾流折损的最小化，最终提高整体的发电量。

　　这一尾流协同控制理论研究成果和方法在位于江苏如东的12万千瓦海上风电场内付诸工程实践。该风场尾流协同控制的实际运行数据，重新定义了学术界尾流模型的理论精度，将主动尾流控制推向了工程产品化的时代，实现了海上风电场尾流扇区发电量5%的提升。