有什么辦法可以控制海上風(fēng)場(chǎng)尾流？

2017-10-04 14:35:20 遠(yuǎn)景風(fēng)向標(biāo) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

尾流是什么？看下圖！這是否震撼到你了？！你看，通過(guò)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面以后，風(fēng)就形成了渦流。　　這意思就是說(shuō)，當(dāng)上風(fēng)向的風(fēng)機(jī)吃飽喝足后，下風(fēng)向的風(fēng)機(jī)就只能吃剩飯冷菜了。來(lái)自風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)風(fēng)向貫穿

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

　　這意思就是說(shuō)，當(dāng)上風(fēng)向的風(fēng)機(jī)吃飽喝足后，下風(fēng)向的風(fēng)機(jī)就只能吃剩飯冷菜了。來(lái)自風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)風(fēng)向貫穿風(fēng)機(jī)，形成全尾流覆蓋后，下風(fēng)向風(fēng)機(jī)的功率會(huì)下降50%。

　　這對(duì)風(fēng)場(chǎng)來(lái)說(shuō)，算是最壞的消息了。

　　那怎么辦？要減小尾流的影響，需要嚴(yán)格計(jì)算風(fēng)機(jī)的排布間距。不過(guò)，由于受風(fēng)場(chǎng)投資建設(shè)、規(guī)劃等方面的限制，也不可能為了減小尾流影響而設(shè)置過(guò)大的機(jī)位間距。按照業(yè)界通行的做法，風(fēng)機(jī)之間的行間距大于5倍的風(fēng)輪直徑，列間距大于3倍的風(fēng)輪直徑。但實(shí)際的觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，即使當(dāng)風(fēng)機(jī)間距達(dá)到20倍的風(fēng)輪直徑時(shí)，尾流仍然可以導(dǎo)致數(shù)個(gè)百分點(diǎn)的功率損失。

　　還有更壞的情況，尾流不僅會(huì)影響發(fā)電量，還會(huì)帶來(lái)附加湍流。這就是說(shuō)，尾流下湍流強(qiáng)度會(huì)顯著增加，在額定風(fēng)速下的湍流甚至?xí)^(guò)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。在相同風(fēng)速下，大湍流會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)鏈運(yùn)行狀態(tài)頻繁變化，加速部件疲勞損傷，進(jìn)而縮短壽命。而且，在一些極端的風(fēng)況下，尾流帶來(lái)的附加湍流還會(huì)影響到風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，如何降低尾流影響一直都是學(xué)術(shù)界和行業(yè)專家們研究的熱點(diǎn)課題。

　　尾流涉及葉片氣動(dòng)、風(fēng)模型、地表復(fù)雜度等非線性因素，如何建立真實(shí)有效的尾流模型是個(gè)既關(guān)鍵又很復(fù)雜的問題。有不少研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)通過(guò)CFD仿真計(jì)算加上風(fēng)洞實(shí)測(cè)校準(zhǔn)，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(shuō)，尾流的理論研究在近10年的發(fā)展過(guò)程中得到了逐步完善，在算法復(fù)雜度、運(yùn)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(duì)尾流的影響也可以準(zhǔn)確衡量。當(dāng)風(fēng)機(jī)與風(fēng)向有一定的夾角時(shí)，會(huì)產(chǎn)生類似甩尾的效應(yīng)，尾流方向會(huì)產(chǎn)生偏離，從而減小對(duì)下風(fēng)向風(fēng)機(jī)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(fēng)場(chǎng)級(jí)的尾流協(xié)同控制方案。

　　不過(guò)，理論研究是一碼事，工程實(shí)踐又是另外一個(gè)系統(tǒng)了。要從實(shí)際上減少尾流對(duì)發(fā)電量和載荷的影響，提高風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)能，減少疲勞損耗，需要形成一套能夠被實(shí)踐驗(yàn)證的風(fēng)場(chǎng)協(xié)同尾流控制方法。

　　這就不得不提及遠(yuǎn)景和美國(guó)一家頂尖的可再生能源研究機(jī)構(gòu)了。2015年雙方合作研發(fā)了一套尾流協(xié)同控制平臺(tái)與算法。該算法通過(guò)對(duì)風(fēng)場(chǎng)機(jī)群的機(jī)位和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)評(píng)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(shí)際狀態(tài)。然后，根據(jù)主動(dòng)偏航策略得到最優(yōu)的控制矩陣。當(dāng)“大腦”識(shí)別到某個(gè)風(fēng)向時(shí)，會(huì)給不同的風(fēng)機(jī)下發(fā)不同的偏航動(dòng)作指令，從而實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)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(wàn)千瓦海上風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)付諸工程實(shí)踐。該風(fēng)場(chǎng)尾流協(xié)同控制的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，重新定義了學(xué)術(shù)界尾流模型的理論精度，將主動(dòng)尾流控制推向了工程產(chǎn)品化的時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了海上風(fēng)電場(chǎng)尾流扇區(qū)發(fā)電量5%的提升。

責(zé)任編輯：lixin

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