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大基地时代 你的风电场尾流算准了吗?

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-06-24   来源:金风科技  浏览次数:165
核心提示:随着平价、大基地时代的到来,整个行业正在不断优化风场的机型配置和排布方案,以期获得最优发电量。在制定排布方案之前,准确、科学地评估尾流对风场的影响尤为重要。
  随着平价、大基地时代的到来,整个行业正在不断优化风场的机型配置和排布方案,以期获得最优发电量。在制定排布方案之前,准确、科学地评估尾流对风场的影响尤为重要。
  ↑海上风电场起雾时,风机尾流“万马奔腾”的景象
  
  尾流的千万收益落差
  
  以新疆某项目为例,风电场共有264台1.5MW风力发电机组,主风向为西风,风向相对集中,排布方案为主风向上14排风机。
  
  该风电场在可行性研究阶段,采用行业内主流商业软件(Park尾流模型),预估主风向的尾流损失为7.6%。但通过风电场实际运行数据分析(除限电、故障等),实际尾流损失高达16.2%,尤其从第三排风机开始尾流导致的发电量损失达20%(如下图所示)。本风场实际收益因前期主风向尾流评估不准确造成约8%的偏差,即每年收益比预期降低约1500万元。
  尾流评估的误差不仅会影响风机的选型排布,使风场发电量无法达到最佳状态,还可能因过于乐观估计而导致投资决策失误。随着风机叶片长度不断增加,风机尾流对发电量影响也会持续提高,因此,行业对风机尾流效应特性和空气动力学属性的深入理解愈发重要。
  
  传统尾流模型瓶颈
  
  目前行业多采用传统商业软件做可行性分析,受架构限制,这些软件很难进行超大规模计算,因此所选尾流模型多为线性模型。线性模型采用的是经验参数,无法对风场实际尾流进行还原,更无法适应大基地、大项目的风场评估。
  
  现行的主流尾流模型包括:线性模型(Park模型等)、二维CFD模型和三维CFD模型。
  ↑不同尾流模型原理
  
  从原理上看,CFD模型是更为精准的尾流计算模型,能真实还原实际尾流情况,但CFD尾流模型需要较大的计算资源支撑。因此,行业需要在精度和计算成本之间找到平衡点,以可负担的成本达到最高的精度。
  ↑CFD模型计算费用与准确度的关系示意
  
  致动盘尾流技术新模型
  
  金风科技经过长期理论研究和大量测试验证,研发出风匠致动盘尾流技术,该技术基于致动盘风机模型,采用三维CFD求解,并融合金风风资源经验来评估尾流的影响。相比于线性尾流模型,对物理现象的还原度更高,精度也更好;相比其它CFD模型,又能较好的兼顾到计算资源以及效率。
↑致动盘风机模型
  
  在技术突破的同时,要实现大规模应用,还需要软件的支持。但目前市场主流风资源评估软件基本来源美、德、法等国家,软件代码均非开源,无法对软件模型参数进行修正或优化。
  
  近年来,金风科技凭借强大的风资源专业团队和多年的评估经验,率先搭建了一系列自主研发的风资源评估软件。2019年风能展,金风科技发布了风资源评估云平台——“风匠”(详情见《风象台 | 风匠,让平价时代风资源评估更加精准高效》),该平台采用自主研发的致动盘尾流技术得到了风电从业人员的广泛认可。
  
  线性尾流模型偏差大,那么风匠致动盘尾流模型的表现怎么样呢?在“风匠”平台中建模,重新计算文初案例中的新疆风电场尾流损失情况,用时仅3小时得到了更接近现实的评估结果。
↑风匠致动盘尾流技术与线性Park模型结果对比
  
  通过上图可以发现,采用致动盘尾流模型评估的各排风机尾流损失(蓝色柱状)与实际尾流损失(红色柱状)更为接近,尾流比较严重的区域(第4-7排和第9-11排)与实际运行结果相符。致动盘尾流模型还模拟出了第一排风机由于风场阻塞效应导致的功率损失,从全场统计结果来看,风匠计算尾流损失(蓝色柱状)15.5%,比商业软件线性Park尾流模型(绿色柱状)误差降低约8%。
  
  风电机组的发展史是一部风机大型化、多元化的演变史,随着更多应用于大基地、海上等项目的大型化机组的崛起,行业对风力发电机组尾流效应特性的深度研究势在必行。金风科技愿与风电同仁一道共享经验和智慧,打造真正适用于未来风电发展的风资源评估平台。
  
  想要了解更多尾流技术,敬请关注7月3日下午14:00即将召开的新一期“御风之道”线上直播,金风科技将联合鉴衡认证,并特别邀请中国华能集团清洁能源技术研究院、中国电建集团西北勘测设计研究院,带您共同探索CFD自主创新,破局尾流仿真。详情请扫描下方二维码。
 
关键词: 金风科技 风电机组
 

 
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