复杂地形选址评价

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1、复杂地形选址评价——MeteodynWT软件及及及其它软件比对分析及其它软件比对分析LauraCORROCHANO，MarALEGRE西班牙GAMESA公司创新与技术部摘要复杂地形不仅对风力发电机能量产出的评估是一个挑战，同时也对风机载荷以及风机选址的确定至关重要。风机载荷与风机选址研究的困难性，在于实际情况中几乎没有风电场能够安装可全面确认不同风流属性情况的完备设备。本报告的主要目的是在不同风流模型（MeteodynWT软件及其它软件）、实际测量值以及IEC标准所推荐的方法之间做比较评估。主要考察的风流特性是风入流角，湍流强度和极大风速。当然，这些结果只针对该报告

2、中的具体案例，并不期望以此能够代表不同模型所体现的综合性的标准精确度。关键词：MeteodynWT，入流角，湍流强度，极大风速1、、、风、风风风入流角入流角（（（UpflowAngle）））在复杂地形条件下入流角对风力发电机使用寿命有着至关重要的影响。根据IEC61400-1Ed3标准，在入流角大于8度的情况下，该风流参数必须被纳入计算当中。它被定义为在风力发电机轮毂高度处的风流与水平面之间的夹角。在本文中研究了计算入流角的不同方法，并与场区实际测风塔测量值进行比较。图1是测试场区在美迪WT软件（MeteodynWT）中的虚拟3D效果图，可以看出3个测风塔的位置，图

3、2显示出了测风塔周围地形的倾斜度。图1测试场区及测风塔位置在美迪WT（MeteodynWT）软件中的3D模拟效果图坡度图2测试场区地形坡度示意图实际测量值是基于两个测风塔距离地面43米高度处搜集的6个月风流数据，共有27260对有效数据。需要指出的是这片区域地表情况基本一致，并且粗糙度值较低。图3与图4分别给出了在测风塔SW处与EA处根据IEC61400-1Ed3标准推荐的保守方法以及其它模型软件所得出的结果。根据IEC标准，在缺失入流角数据的情况下，当地形复杂时，该方法假设风流与在风力发电机轮毂高度5倍距离处的地表平面相平行，以此来评估入流角。为了能更好地在不同模

4、型方法所得到的结果与实际测量值之间进行比较，在本文中将按照不同扇区进行比对分析。测风塔SW处的入流角计算误差（度）IEC推荐方法Meteodyn软件其他CFD软件其他软件图3不同模型方法在不同方向扇区与实际测量值之间的误差（测风塔SW处）测风塔EA处的入流角计算误差（度）IEC推荐方法Meteodyn软件其他CFD软件其他软件图4不同模型方法在不同方向扇区与实际测量值之间的误差（测风塔EA处）图3与图4的比较目的是观察哪种计算方法所得出的入流角平均误差最小。最下方的粉色曲线（FittedPlaneto5Zhub）显示的即为上文提到IEC标准推荐方法得出的入流角，根据

5、以上两图可以明显看出，在所比较的模型方法中美迪WT软件（MeteodynWT）给出了与实际测量结果最为接近的计算结果。通过对入流角变化的更深入地分析可知，在风速不同的条件下，入流角的值也会发生变化并不是保持恒定不变。与很多风流属性参数一样，入流角的变化依赖于大气热稳定度的变化。而事实上，在低风速的情况下（0-5米/秒），大气环境大部分时间都是处在稳定度条件下的，这被很好地表现在图5与图6中，我们可以观察到正入流角度数值在低风速条件下随风速降低而逐渐减小，负入流角度数值在低风速条件下随风速降低而逐渐增大。这一实际现象与美迪WT软件（MeteodynWT）在不同大气热稳

6、定度条件下的模拟结果相吻合。Upflowangle(°)variationwithwindspeedat在测风塔EA处180度方向入流角随不同风速变化情况mastEAwithinsector1800Upflow实测入流角-1measurement-2MeteodynWT-3meteodynWTNeutral中性稳定性-4-5meteodynWTMeteodynWT-6stable稳定性(stable)-70510152025风速（m/s）WindSpeed(m/s)图5美迪WT软件（MeteodynWT）在不同热稳定度条件下对入流角的模拟计算及与实际测量值的比对（两

7、个稳定度等级）在测风塔EA处180度方向入流角随不同风速变化情况实测入流角MeteodynWT中性稳定性MeteodynWT稳定性(stable)MeteodynWT不稳定性(unstable)风速（m/s）图6美迪WT软件（MeteodynWT）在不同热稳定度条件下对入流角的模拟计算及与实际测量值的比对（三个稳定度等级）显然，低风速导致的风机载荷与高风速不同，但是如果我们将较大的风切变（通常在低风速情况下）和负入流角（通常与高湍流区域相关）综合进行考虑，将可以更全面地确定入流角对风机寿命的影响。2、、、湍流强度、湍流强度（（（TurbulenceIntensi