有什么辦法可以控制海上風(fēng)場尾流？

2017-10-04 14:35:20 遠(yuǎn)景風(fēng)向標(biāo) 　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(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面以后，風(fēng)就形成了渦流。　　這意思就是說，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。來自風(fēng)場的實際數(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，通過風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面以后，風(fēng)就形成了渦流。

　　這意思就是說，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。來自風(fēng)場的實際數(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)的功率會下降50%。

　　這對風(fēng)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(yán)格計算風(fēng)機(jī)的排布間距。不過，由于受風(fēng)場投資建設(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。但實際的觀測數(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，尾流仍然可以導(dǎo)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(qiáng)度會顯著增加，在額定風(fēng)速下的湍流甚至?xí)^風(fēng)機(jī)的設(shè)計強(qiáng)度。在相同風(fēng)速下，大湍流會導(dǎo)致傳動鏈運(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，尾流帶來的附加湍流還會影響到風(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)專家們研究的熱點課題。

　　尾流涉及葉片氣動、風(fēng)模型、地表復(fù)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(fù)雜的問題。有不少研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)通過CFD仿真計算加上風(fēng)洞實測校準(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，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(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，會產(chǎn)生類似甩尾的效應(yīng)，尾流方向會產(chǎn)生偏離，從而減小對下風(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(fēng)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(fēng)場協(xié)同尾流控制方法。

　　這就不得不提及遠(yuǎn)景和美國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)同控制平臺與算法。該算法通過對風(fēng)場機(jī)群的機(jī)位和實際運(yùn)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(dāng)“大腦”識別到某個風(fēng)向時，會給不同的風(fēng)機(jī)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(fēng)電場內(nèi)付諸工程實踐。該風(fēng)場尾流協(xié)同控制的實際運(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，將主動尾流控制推向了工程產(chǎn)品化的時代，實現(xiàn)了海上風(fēng)電場尾流扇區(qū)發(fā)電量5%的提升。

責(zé)任編輯：lixin

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