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。來自風場的實際數據顯示，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。來自風場的實際數據顯示，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。但實際的觀測數據顯示，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個百分點的功率損失。

　　還有更壞的情況，尾流不僅會影響發電量，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。所以，如何降低尾流影響一直都是學術界和行業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鍵又很復雜的問題。有不少研究機構和大學通過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鍵控制因素的量化關系。

　　可以說，尾流的理論研究在近10年的發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，會產生類似甩尾的效應，尾流方向會產生偏離，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了。要從實際上減少尾流對發電量和載荷的影響，提高風場產能，減少疲勞損耗，需要形成一套能夠被實踐驗證的風場協同尾流控制方法。

　　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了。2015年雙方合作研發了一套尾流協同控制平臺與算法。該算法通過對風場機群的機位和實際運行數據評估，調整尾流協同控制模型算法參數，從而讓理論模型逼近實際狀態。然后，根據主動偏航策略得到最優的控制矩陣。當“大腦”識別到某個風向時，會給不同的風機下發不同的偏航動作指令，從而實現全場尾流折損的最小化，最終提高整體的發電量。

　　這一尾流協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付諸工程實踐。該風場尾流協同控制的實際運行數據，重新定義了學術界尾流模型的理論精度，將主動尾流控制推向了工程產品化的時代，實現了海上風電場尾流扇區發電量5%的提升。