基于二维尾流模型的风电场产能分析

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1、基于二维尾流模型的风电场产能分析袁明友邱颖宁冯延晖南京理工大学能源与动力工程学院摘要：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

2、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。关键词：风力发屯机;风屯场;产能分析;尾流模型;作者简介：邱颖宁（1977-），女，博士、副教授，主要从事风力发电机可靠性,故障诊断及光伏系统产能预测等方而的研究。E-mail:Yingning.qiu@njust.edu.cn收稿日期:2017-07-04基金：国家自然科学基金项目（51505225）Two-dimensionalwakemodelbase

3、dwindfarmcapacityanalysisYuanMingyouQiuYingningFengYanhuiSchoolofEnergyandPowerEngineering,NanjingUniversityofScienceandTechnology:Abstract：Thispaperproposedaninprovedmodeltoconsidertheimpactoftheradialandaxialairflowtonon-uniformvelocitydistributionofwindspeed.Jensenmodel,axialim

4、provedsemi-empiricalmodel,radialimprovedtwo-dimensionalmodelarethethreemodelsbeingconsideredsimuItancouslyforwindspeeddistributionprediction.Itisthenfurtherusedtopredictwindfarmcapacit)RealisticdatafromawindfarmatJiangsuChinaisusedtoprovetheperformanceofthemodel.Theresultsshowtha

5、tthepredictedcapacitybythemodelagreetotherealisticdatawhichprovesitshighaccuracy.Thispeiperalsoconcludedthatwindfarmenergyproductionlossmainlycomesfromwakeloss,whichmainlydependsonthreekeyfactors:thedistancebetweenwindandwindturbines,theproportionofwindspeedthatcanproducewakeeffec

6、tswithintheannualwindspeeds,thesuperpositionofwindturbinewakes.Themodelproposedisusefulforwindfarmcapacityprediction.Theconclusionofthispaperismeaningfulforwindfarmdesignoptimization.Keyword：windturbine;windfarm;capacityanalysis;wakemodel;Received：2017-07-040引言近年来，风电场的开发主流朝着风电场集群化

7、和大容量化的方向发展，同时也带来了新的挑战。风电场中自然来风经风力机后，其风速降低，导致下游机组出力下降，这种现象称为尾流效应口丄。国内外学者已经针对尾流效应做了大量的研究，其屮CFD模型的计算精度较高，但是该模型对计算资源以及计算操作人的要求也相对较高，制约了该模型在工程领域的运用図。Lissaman基于湍流喷射相似理论，提出了Lissaman计算模型［3］~［6］,该模型经Vermeulen改进后得到了MILLY模型［7］。在MILLY模型之后Kati推导了Park模型⑻,经过Jensen的完善后得到改进的Jensen模型。该模型使用方便，计算快捷，常

8、被人们用于风力机优化布置，但是该模型假设风轮后尾流速度在轴向和横截