理想條件下風機布局與尾流影響實驗課件

報告人：涂波指導老師：鄧院昌老師報告內(nèi)容研究背景1試驗內(nèi)容2小結(jié)3下一步工作4研究背景

具有良好風能資源的可利用土地有限，而現(xiàn)代風電場的建設(shè)規(guī)模巨大，單個風電場裝機臺數(shù)可達數(shù)百臺，因此對于占地面積給定的風電場，如不考慮風機間尾流的相互影響，則風機數(shù)量布置越多，風電場發(fā)電量越大。風機布置過密，導致經(jīng)過上游風機后風來不及恢復，到達下游風機時風速過低，造成下游風機發(fā)電量明顯減少。風機布置過疏，浪費可利用的土地資源和豐富的風能資源，增加電纜鋪設(shè)成本。在選定風機的單機容量后，對風電機組合理布置，是提高風電場經(jīng)濟效益的重要設(shè)計環(huán)節(jié)。風電機組布置基本原則

1

根據(jù)風電場的風向玫瑰圖和風能玫瑰圖確定盛行風向及風電場的主導風向，風機排布應與主導風向垂直。2

根據(jù)風電場的地形條件，充分利用土地資源，合理布置風電機組之間的行列間距，盡量減少風機間的尾流損失。3

考慮風電場的送變電方案以及風機的運輸和安裝條件，應盡量縮短輸電線路長度，方便風電機組的運輸和安裝。

基于風電機組布置的基本原則，本報告以WAsP軟件為分析工具，分析一塊2000m×2000m，高程為10m，均勻粗糙度為0.03的平坦開闊區(qū)域。在此區(qū)域上排布9臺型號相同的風機，風機型號及性能參數(shù)如下圖所示：實驗內(nèi)容

實驗一假定盛行主風向只有一個方向，風力發(fā)電機組采取矩陣式排列，如下圖所示：主風向風向玫瑰圖4D6D

當平均風速為6m/s時，分別對風電機組采取

4D×6D,4D×8D,4D×10D,5D×6D,5D×8D,5D×10D,6D×6D,6D×8D,6D×10D排布。4D×6D排布

布置方案4D×6D5D×6D6D×6D實際發(fā)電量（MWh）尾流損失（%）3951.94230.833972.15930.483975.36730.42布置方案4D×8D5D×8D6D×8D實際發(fā)電量（MWh）尾流損失（%）4332.40823.934351.37923.64366.70823.34布置方案4D×10D5D×10D6D×10D實際發(fā)電量（MWh）尾流損失（%）4618.93418.454683.22517.314698.05517.06各種排布方案下風電場發(fā)電量和尾流損失如下表所示：實驗二假定盛行主風向只有一個方向，在排布面積相同的條件下，風力發(fā)電機組采取兩種不同的錯位式排列，如下圖所示：主風向主風向錯排1錯排2

當平均風速為6m/s時，分別對風電機組采取4D×6D,4D×8D,4D×10,6D×6D,6D×8D,6D×10D的6種方案的兩種錯位式排布。通過WAsP軟件計算得出兩種錯位式排布下各布置方案的風電場發(fā)電量和尾流損失，如下表所示：錯排14×64×84×106×66×86×10實際發(fā)電量（MWh)尾流損失(%)5216.38.75017.711.94904.713.45311.47.045398.35.235401.24.65錯排24×64×84×106×66×86×10實際發(fā)電量(MWh)尾流損失(%)5336.66.595108.710.34971.712.224806.915.865056.711.225469.23.45正排4×64×84×106×66×86×10實際發(fā)電量（MWh)尾流損失(%)3951.930.834332.423.934618.918.453975.430.424366.723.344698.117.06實驗三假定盛行主風向為均勻風向的時候，顯然，風電機組采取矩陣式排列或者錯位式排列對風機間的尾流損失影響不大，對風電機組采取矩陣式排列，如下圖所示：風向玫瑰圖均勻風向下的風機矩陣式排布圖

對單個風機的占地面積進行考慮，選擇5D×5D,6D×6D,7D×7D,8D×8D，9D×9D5種方案進行布置，并且結(jié)合6m/s-10m/s的風速的變化情況，通過WAsP軟件計算出風電場總的尾流損失情況，計算結(jié)果如下表所示：8%風速（m/s)尾流損失（%)實驗結(jié)果：在同等行列間距的風機間，隨著風速的逐漸增大，風機間的尾流損失將逐漸減小。在同等風速條件下，增大單個風機的排布面積，風機間的尾流損失將逐漸減小。結(jié)論：當風經(jīng)過風機后，風的恢復能力與風機的間距和風速的大小成正比。當盛行主風向為均勻方向時，應結(jié)合土地資源等因素，選出最優(yōu)的布局方案。小結(jié)

當盛行主風向只有一個方向時，風機矩陣式排布，尾流效應主要影響與風向平行的下游風機上，在綜合考慮土地利用和電纜鋪設(shè)成本同時，可適當增大平行于盛行風向上下游風機的間距，以減小風機間的尾流損失。當盛行主風向只有一個方向時，在風電機組排布面積不變的情況下將風電機組錯排，風機間的尾流損失將有明顯減少，但尾流損失減少量和風機間的行列距變化不一定成正比，應綜合考慮來進行優(yōu)化選擇。當盛行主風向均勻分布時，風機間尾流損失與平均風速大小和風機行列排布的間距成反比，在排布風機時，可綜合考慮平均風速大小和土地利用等方面因素。參考文獻[1]于午銘．如何解開中國陸上風能資源之謎[J]．中國風能，2006，

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