2.4 雨滴的影响
在下雨时,一方面,叶片上的雨滴会改变气流绕叶片的流动状态,使翼型空气动力特性发生变化;另一方面,雨滴撞击在叶片上并在离心力作用下从里向外甩出,使风电机组功率减小,最大时损失的能量在20% 以上,如图5所示[1]。
图5 雨滴对风电机组功率特性的影响[1]
2.5 污染的影响
当风电机组上的风轮叶片因沙尘、昆虫和漏油等原因被污染时,会改变风轮叶片表面的粗糙度,使翼型空气动力学特性发生变化,减小功率输出。如图6 所示[1]。
图6 污染对风电机组功率特性的影响[1]
2.6 湍流对风电机组功率曲线的影响
湍流(紊流)是流体的一种流动状态。空气动力学中的湍流指的是短时间(一般少于10min)内的风速波动。
湍流产生原因主要有两个:当空气流动时,由于地形差异(例如,山峰)与地表产生的“摩擦”;由于空气密度差异和气温变化的热效应空气气团垂直运动。这两种运动往往相互关联。
湍流强度是指风速随机变化幅度的大小, 定义为10min 内标准偏差与平均风速的比值,即:
湍流强度是风电场的重要特性指标,它的计算、分析是风电场资源评估的重要内容。湍流对风电机组性能的不利影响主要是减少功率输出,增加风电机组的疲劳载荷,最终削弱和破坏风电机组。IT 值在0.1 或以下表示湍流相对较小,中等程度湍流的IT 值为0.1~0.25,更高的IT 值表明湍流过大。对风电场而言,要求湍流强度IT 值不超过0.25[3]。
湍流强度是描述风速随时间和空间变化的程度,反映脉动风速的相对强度,是描述大气湍流运动特性最重要的特征量。风电场风电机组的湍流可以由当地的地形条件产生,也可以由风电场风电机组之间相互影响产生。
图7 是湍流强度对变桨风电机组功率曲线的影响,如图所示。湍流强度越大,风电机组的满负荷发电风速越高,对功率曲线的影响越大。
图7 湍流对风电机组功率曲线的影响
2.7 尾流对风电机组功率曲线的影响
风电机组吸收风中的部分能量,使得风流过风电机组后,其速度有所下降。在实际风电场中,位于下游风电机组处的风速将低于位于上游风电机组的风速,风电机组之间的距离越近,前面的风电机组对后面风电机组的风速影响越大,这种现象叫尾流效应。
在风电场中,位于尾流区的风电机组由于来流速度损失使风电机组功率输出减小。因此,在风电场布置风电机组时,必须考虑尾流对风电机组输出功率的影响。风电机组呈串列布置受尾流影响比斜列布置要大。