基于二维尾流模型的风电场产能分析

发布时间：2020-02-21 18:36

【摘要】：文章提出了同时考虑径向上的非均匀风速分布和轴向控制体侧面上空气流量变化对尾流风速影响的改进模型。采用Jensen模型、轴向改进的半经验模型、径向改进的二维模型、文章提出的改进模型进行风电场产能分析,验证不同尾流模型用于风电场产能分析时的计算精度。计算的产能结果与江苏省某风电场的实际产能进行对比,结果表明,文章提出的改进模型具有较好的计算精度。风电场的产能损失主要来源于尾流损失,其主要取决于3个因素:(1)风力机与上风向风力机间距的大小;(2)尾流效应影响的风向上的风速在全年风速中的比例大小;(3)是否受多台风力机尾流叠加影响。文章提出的改进模型能提高风电场产能的评估精度。文章提出决定尾流损失的3个因素对优化风电场的排布设计、提高风电场的总产能和经济效益具有重要指导意义。
【图文】：

示意图,示意图,抛物型,三角函数

姨姨姨姨姨姨姨，x≤xev=v01-e-βxd姨乙1-2ar0r0+kx≤≤乙≤2，x＞xe姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨（11）1.3径向改进的二维模型大量的实验结果和数值模拟表明，在真实的尾流流场中，沿风力机径向的速度分布应该为抛物型。这与三角函数的图形有着很大的相似性，对此，，文献[11]使用三角函数对一维的Jensen模型在径向上做修正，使其为二维模型，保证修正后的径向速度分布为抛物型。径向改进的二维模型是在Jensen模型的基图1Jensen模型示意图Fig.1Jensenmodeldiagramv0v0r0ur=r0+kxvx·1855·袁明友，等基于二维尾流模型的风电场产能分析

功率曲线,测风塔,风向

?0m；风场平均风速为6.62m/s；风密度为1.232kg/m3；风能利用系数为0.32；切入风速为3m/s；额定风速为11.5m/s；切出风速为25m/s。由于缺少功率曲线数据，风机产能用下式进行计算：p=12ρCPπr02v3（23）W=iΣpiTi（24）式中：ρ为空气密度，kg/m3；r0为风力机半径，m；CP为风能利用系数；v为采用本文改进尾流模型计算到的速度大小v*，m/s；Ti为风速对应的时间，s。风速输入数据为测风塔2009年7月1日零点～2010年7月1日零点一整年的测风数据。风向统计的百分比如图2所示，该风电场没有明显的主风向。月平均风速为5.2～7.1m/s，年平均风速为6.62m/s，如图3所示。图4为初始风速为10m/s时，风机不同下风向间距处的径向风速分布。从图4可知，在轮毂中心处风速衰减最大，随着径向距离的增大风速衰减相对减校随着下风向风机间距的增大，尾流风速的衰减逐渐减弱，并且不同尾流模型在径向上的风速分布误差也随之降低。图2测风塔风向统计Fig.2ThewindtowerwinddirectionsstatisticsNNEEENENNESESWWSWSWSSWESESESNNWWNWNW80246图3测风塔月平均风速统计Fig.3Monthaveragewindspeedwindtowerstatistics2009-2010月份789101112123456年均平均风速/m·s-18.58.07.57.06.56.05.55.0（a）x=4Drx/r-3.0-2.3-1.5-0.700.71.52.33.0风速/m·s-1109876543Jensen模型轴向改进模型径向改进模型本文模型·1857·袁明友，等基于二维尾流模型的风电场产能分析

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