【运风之道】评估误差仅1%,超精准风电场尾流如何算出来?

发布时间:2023-08-31 浏览:701 来源: 运达股份

尾流效应,伴随而来的是发电量损失和安全风险,因而成为下游机组运行时的“老大难”问题。以“十四五”风电行业重点发展方向——大基地和海上项目为例,这些场地地形开阔,装机数量多,机组排布规则致密,使得尾流效应愈加明显,带来的发电量损失可高达10%~20%!

但目前市面上的微观选址软件中,尾流评估策略较少,且核心算法简单,无法满足需求,怎么办?

运达股份通过对风机尾流评估的攻坚创新,针对不同场景,定制不同尾流评估策略,并集成于“运风”风资源公共服务云平台上,帮助用户根据项目实际情况,灵活选用最优策略。通过与某实际项目运行数据对比,“运风”的大规模风场模型对尾流损失的评估误差仅为1%!

一起来看看,如此精准的风电场尾流,“运风”是如何计算出来的?

 

叠加模型 为高效准确的尾流评估提供丰富选择

在风电项目中,某台风机往往位于上游多台风机的尾流区中,其所受到的尾流影响是这些风机叠加产生的。主流商业软件中对叠加效应的处理较为简单,导致尾流评估失真。

针对这个问题,“运风”平台开发了丰富的尾流叠加模型,除与主流商业软件相同的最大值模型外,还包括线性叠加、能量守恒以及平方和模型,这些工程模型及附加湍流模型均被植入“运风”平台,供用户按照实际需求自主选择,可以更加精确地评估较大风电项目的尾流效应。

 

单机尾流模型示意图

尾流叠加模型

 

致动盘模型 为精细化尾流评估提供可能

常规风资源评估,首先要利用计算流体力学(CFD)对自由流风况进行仿真计算,再通过工程模型对尾流效应进行评估,二者相互独立,不存在耦合。然而,工程模型大多针对特定物理场景进行简化,机组间距较远时,计算结果精度可以保证,但间距较近时,则严重失真,往往对尾流损失做出低估,导致对发电量及机组安全性的盲目乐观。

为准确评估机组间距较近时的尾流效应,“运风”研发了基于致动盘模型的CFD仿真技术,这一技术将常规评估中各自独立的尾流效应评估与CFD仿真进行耦合,充分考虑风机对来流空气的阻滞作用,对空气流经机组前后的剧烈变化进行精细模拟,并通过网格加密、流场映射等技术手段,兼顾精度和计算效率。并且通过对空气流经机位点时风向偏转进行综合考虑,还可对致动盘朝向进行修正,进一步提升计算精度。

 

致动盘模型示意图

 

大规模风场尾流模型 1%评估误差“理想照进现实”

大基地和海上项目这类大规模风场项目,往往位于湍流强度较低区域,尾流效应愈加明显,而影响距离也更深远。若采用工程模型评估尾流,会低估其损失;若采用致动盘CFD仿真,又会因为点位众多使计算冗长。而“运风”以工程模型耦合边界层修正的思路,开发出针对大规模风场的尾流评估模型,有效解决了精确和效率之间的两难,可以快速精确评估尾流损失。通过与某实际项目运行数据对比,“运风”的大规模风场模型对尾流损失的评估误差仅为1%。

 

大规模风场模型

 

准确评估尾流效应,对于风场设计、机组选型、排布优化及运行控制至关重要,因而一直是行业关注的焦点。经过不断迭代优化,“运风”平台集成众多尾流评估策略,为千余项目风资源计算与尾流评估提供支持。未来,运达股份将在现有基础上,不断优化改进尾流评估技术,推广应用场景,将其不利影响降至最低,提升风能利用效率和风电场收益,为行业的高质量发展做出积极贡献。

 

 

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