大型海上风电场尾流损失计算方法对比

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大型海上风电场尾流损失计算方法对比

作者：郑爱玲梁中荣

来源：《风能》2016年第01期

本文采用CFD工具，将大型海上风电场的风电机组与场址进行空间模型的建模，计算大型海上风电场尾流衰减，并将结果与丹麦的Hom Rev和瑞典的Lillgnmden风电场的实际尾流观测结果进行对比。计算结果与实际运行统计相接近，证明在大型海上风电场的风能资源模拟中，对场址和风电机组统一建模的CFD法与驱动圆盘理论相结合是相对合理的方法，同时也论证海上风电的排布应该谨慎，大型海上风电场布置方案的实验也显得十分重要。

Horn Rev与Lillgrunden风电场尾流情况

一、Horn Rev与Lillgrunden项目介绍

丹麦的Horn Rev风电场位于丹麦的西部海域，安装了80台单机容量为2MW的风电机组，装机容量为160MW，风电机组间距为7D（D为叶轮直径），风电场的平均尾流损失为12.4%。Lillgrtmden风电场位于瑞典与丹麦相连的厄勒海峡大桥南部7km海域，风电机组的间距为3.3D×4.4D，当风电场风速处于额定风速以下时，风电场的尾流损失达到30%。Lillgrunden风电场中间由于海底地形、地质的原因，留有一个空缺。两风电场的布置图见图1、图2。

二、尾流损失的测试

丹麦EMD公司对Hom Rev风电场的尾流进行过研究，Vattenfall公司在瑞典政府的支持

下对Lillgrunden风电场的尾流进行了研究。两个研究机构对两个不同海上风电场的研究成果

有某些相同的趋势，由于Lillgrunden风电场比HornRev风电场排布更加紧密，且风电场中间

留出空间未布置风电机组，故其尾流影响比Horn Rev风电场又有了更多的变化。

为了研究上下游风电机组的尾流，挑选与风机布置相一致的风向进行研究，从而避免其他风向的尾流干扰与影响。对于Horn Rev风电场，选择最有代表行的来风方向西北偏北进行研究。对于Lillgrunden风电场，选择最有代表性的来风方向西南与东南方向进行研究。风向均

顺着风电机组布置的行列方向，且风向扇区的间距较小，控制在5‘左右。

两个风电场在特定风向下的风电机组尾流损失如图3、图4所示，两幅图中，横轴为风电机组编号，纵轴为与第一台风电机组发电功率的比率。

从图3可以看出，当风电机组间距为7D时，第二台风电机组后面的风电机组均处于损失30%发电量的尾流影响之下。从图4可以看出，当风电机组间距为4.3D吋，第二台风电机组

后面的风电机组均处于损失70%发电量的尾流影响之下。在东南风向下，风电机组间距为