隨著平價、大基地時代的到來，整個行業(yè)正在不斷優(yōu)化風(fēng)場的機(jī)型配置和排布方案，以期獲得最優(yōu)發(fā)電量。在制定排布方案之前，準(zhǔn)確、科學(xué)地評估尾流對風(fēng)場的影響尤為重要。

　　↑海上風(fēng)電場起霧時，風(fēng)機(jī)尾流“萬馬奔騰”的景象

　　

　　

　　以新疆某項(xiàng)目為例，風(fēng)電場共有264臺1.5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，主風(fēng)向?yàn)槲黠L(fēng)，風(fēng)向相對集中，排布方案為主風(fēng)向上14排風(fēng)機(jī)。

　　

　　該風(fēng)電場在可行性研究階段，采用行業(yè)內(nèi)主流商業(yè)軟件（Park尾流模型），預(yù)估主風(fēng)向的尾流損失為7.6%。但通過風(fēng)電場實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)分析（除限電、故障等），實(shí)際尾流損失高達(dá)16.2%，尤其從第三排風(fēng)機(jī)開始尾流導(dǎo)致的發(fā)電量損失達(dá)20%（如下圖所示）。本風(fēng)場實(shí)際收益因前期主風(fēng)向尾流評估不準(zhǔn)確造成約8%的偏差，即每年收益比預(yù)期降低約1500萬元。

　　尾流評估的誤差不僅會影響風(fēng)機(jī)的選型排布，使風(fēng)場發(fā)電量無法達(dá)到最佳狀態(tài)，還可能因過于樂觀估計而導(dǎo)致投資決策失誤。隨著風(fēng)機(jī)葉片長度不斷增加，風(fēng)機(jī)尾流對發(fā)電量影響也會持續(xù)提高，因此，行業(yè)對風(fēng)機(jī)尾流效應(yīng)特性和空氣動力學(xué)屬性的深入理解愈發(fā)重要。

　　

　　

　　目前行業(yè)多采用傳統(tǒng)商業(yè)軟件做可行性分析，受架構(gòu)限制，這些軟件很難進(jìn)行超大規(guī)模計算，因此所選尾流模型多為線性模型。線性模型采用的是經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，無法對風(fēng)場實(shí)際尾流進(jìn)行還原，更無法適應(yīng)大基地、大項(xiàng)目的風(fēng)場評估。

　　

　　現(xiàn)行的主流尾流模型包括：線性模型（Park模型等）、二維CFD模型和三維CFD模型。

　　↑不同尾流模型原理

　　

　　從原理上看，CFD模型是更為精準(zhǔn)的尾流計算模型，能真實(shí)還原實(shí)際尾流情況，但CFD尾流模型需要較大的計算資源支撐。因此，行業(yè)需要在精度和計算成本之間找到平衡點(diǎn)，以可負(fù)擔(dān)的成本達(dá)到最高的精度。

　　↑CFD模型計算費(fèi)用與準(zhǔn)確度的關(guān)系示意

　　

　　

　　金風(fēng)科技經(jīng)過長期理論研究和大量測試驗(yàn)證，研發(fā)出風(fēng)匠致動盤尾流技術(shù)，該技術(shù)基于致動盤風(fēng)機(jī)模型，采用三維CFD求解，并融合金風(fēng)風(fēng)資源經(jīng)驗(yàn)來評估尾流的影響。相比于線性尾流模型，對物理現(xiàn)象的還原度更高，精度也更好；相比其它CFD模型，又能較好的兼顧到計算資源以及效率。

↑致動盤風(fēng)機(jī)模型

　　

　　在技術(shù)突破的同時，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，還需要軟件的支持。但目前市場主流風(fēng)資源評估軟件基本來源美、德、法等國家，軟件代碼均非開源，無法對軟件模型參數(shù)進(jìn)行修正或優(yōu)化。

　　

　　近年來，金風(fēng)科技憑借強(qiáng)大的風(fēng)資源專業(yè)團(tuán)隊(duì)和多年的評估經(jīng)驗(yàn)，率先搭建了一系列自主研發(fā)的風(fēng)資源評估軟件。2019年風(fēng)能展，金風(fēng)科技發(fā)布了風(fēng)資源評估云平臺——“風(fēng)匠”（詳情見《風(fēng)象臺 | 風(fēng)匠，讓平價時代風(fēng)資源評估更加精準(zhǔn)高效》），該平臺采用自主研發(fā)的致動盤尾流技術(shù)得到了風(fēng)電從業(yè)人員的廣泛認(rèn)可。

　　

　　線性尾流模型偏差大，那么風(fēng)匠致動盤尾流模型的表現(xiàn)怎么樣呢？在“風(fēng)匠”平臺中建模，重新計算文初案例中的新疆風(fēng)電場尾流損失情況，用時僅3小時得到了更接近現(xiàn)實(shí)的評估結(jié)果。

↑風(fēng)匠致動盤尾流技術(shù)與線性Park模型結(jié)果對比

　　

　　通過上圖可以發(fā)現(xiàn)，采用致動盤尾流模型評估的各排風(fēng)機(jī)尾流損失（藍(lán)色柱狀）與實(shí)際尾流損失（紅色柱狀）更為接近，尾流比較嚴(yán)重的區(qū)域（第4-7排和第9-11排）與實(shí)際運(yùn)行結(jié)果相符。致動盤尾流模型還模擬出了第一排風(fēng)機(jī)由于風(fēng)場阻塞效應(yīng)導(dǎo)致的功率損失，從全場統(tǒng)計結(jié)果來看，風(fēng)匠計算尾流損失（藍(lán)色柱狀）15.5%，比商業(yè)軟件線性Park尾流模型（綠色柱狀）誤差降低約8%。

　　

　　風(fēng)電機(jī)組的發(fā)展史是一部風(fēng)機(jī)大型化、多元化的演變史，隨著更多應(yīng)用于大基地、海上等項(xiàng)目的大型化機(jī)組的崛起，行業(yè)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組尾流效應(yīng)特性的深度研究勢在必行。金風(fēng)科技愿與風(fēng)電同仁一道共享經(jīng)驗(yàn)和智慧，打造真正適用于未來風(fēng)電發(fā)展的風(fēng)資源評估平臺。

　　

　　想要了解更多尾流技術(shù)，敬請關(guān)注7月3日下午14:00即將召開的新一期“御風(fēng)之道”線上直播，金風(fēng)科技將聯(lián)合鑒衡認(rèn)證，并特別邀請中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院、中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計研究院，帶您共同探索CFD自主創(chuàng)新，破局尾流仿真。詳情請掃描下方二維碼。