基于工程尾流模型的风电场发电量评估

基于WAsP-Park1、WAsP-Park2、Park-Gauss和Bastankhah这4种工程尾流模型,对比了风电场中单一风向下风电机组的风速差异,并分析了工程尾流模型、尾流衰减因子、尾流速度亏损叠加方法、邻近风电场等因素对风电场发电量计算结果的影响。研究结果表明:1)同一风电场中,单一风向下,Park-Gauss模型计算得到的风电机组尾流速度亏损最大,WAsP-Park2模型的次之,WAsP-Park1模型的较小,Bastankhah模型的最小。2)不考虑邻近风电场的影响时,WAsP-Park1模型和WAsP-Park2模型计算得到的目标风电场的尾流损失基本一致;但考虑邻近风电场的影响时,WAsP-Park2模型的计算结果比WAsP-Park1模型的计算结果增大约3%~5%。同一工况下,与WAsP-Park1模型的计算结果相比,Park-Gauss模型的计算结果约为其1.5倍,Bastankhah模型的计算结果约为其0.4倍。3)对任意工程尾流模型而言,同一工况下,尾流衰减因子越小,目标风电场的尾流损失越大;尾流衰减因子每减小0.01,计算得到的目标风电场尾流损失的增幅基本在10%以上。4)当考虑邻近风电场的影响时,对于目标风电场的尾流损失而言,直接求和法的计算结果最大,平方和开根号法的次之,最大值法的最小。因此,对风电场进行发电量评估时,要综合考虑邻近风电场、尾流衰减因子及尾流速度亏损叠加方法的影响。

平坦地区风电场间尾流影响的计算分析

风资源的分布具有区域性,大中型风场在这些区域往往就会集中成片分布,风场间的相互影响就不可避免地出现。通过在学习风场的周围,假定参考风场8扇区均匀分布的方式,着重研究了距离和分布方位对于风场尾流值的影响,通过分析对比得出以下结论:1)随着距离增加,参考风场对学习风场尾流值影响越小,随着距离的增加,尾流值相对误差的衰减逐步减弱;2)参考风场分布方位对于学习风场影响较大,沿着主导风向的上风向分布的风场对于学习风场影响较大,与非主导风向分布的风场相比,单一风场分布时,比值在10倍左右,成片风场分布时,比值在5倍左右;3)距离相同时,成片分布风场的影响较单一分布的风场要大,平均的尾流相对误差是其3倍左右。

基于风电机故障的电力系统运营风险评估及保险转移的研究

风电机故障导致的系统电力缺额会给系统运营带来经济损失,目前由系统运营部门承担。为实现风险转移,建立了风电场风电机故障概率出力模型,并考虑了风电场风电机故障下电力系统运营的风险,通过对风电机故障条件下电力系统的蒙特卡罗抽样仿真,计算了不同负荷条件下电力系统运营调度的经济风险,并制定相应的保险转移机制。为全面评估风电的经济价值和风电场的规划设计提供了参考,并为风电场风电机故障风险转移提供了一种可供选择的方法。

带电粒子与二维电子气相互作用的理论研究

采用线性化量子流体动力学模型,研究了带电粒子平行于二维电子气平面运动时集体激发情况,得出相互作用过程中电子气流体的速度场矢量、入射粒子所受的阻止力、侧向力和自能的表达式.结果表明,当入射粒子在二维电子气附近运动时,电子气流体内产生V型振荡的尾流并以纵波的形式向入射粒子运动的反方向传播.此外,电子气流体内的摩擦力对入射粒子的能量损失等在不同速度区域内会产生一定的影响.

基于SCADA数据海上风电场解析尾流模型可靠性与尾流叠加研究

针对工程中常用的解析尾流模型适用性及精确度存在较大不确定性的问题,文章利用国内某海上风电场运行的SCADA数据,分别对Jensen模型、Frandsen模型和Gaussian模型等主要解析尾流模型进行可靠性验证和分析。在此基础上,提出了更加适用的尾流模型参数选取方案,参数修正后的Gaussian尾流模型的评估精度提升约50%。此外,为了分析海上风电场的尾流叠加特性,文章采用场内实测数据进行分析,并与工程尾流叠加模型计算结果进行对比,结果表明,工程尾流叠加模型仍存在一定改善空间。

基于监测数据的陆上风机尾流损失分析

准确评估尾流影响对风电场设计和运行具有重要意义。文章以某陆上风电场的3台风电机组A,B,C为例,以机组A的实测风速数据作为输入,基于Jensen尾流模型对机组A产生的尾流进行了计算,并将计算结果与可能受机组A尾流影响的机组B,C的SCADA数据进行对比分析。研究发现:在文章研究的风向上,机组B未受机组A尾流影响,机组C受机组A,B所产生的尾流影响,存在一定风速损失和功率损失;当来流平均风速为14.3 m/s时,基于Jensen尾流模型计算得到的机组C的平均风速损失率和平均功率损失率分别为15.4%和2.6%,依据SCADA实测的平均风速损失率和平均功率损失率分别为26.3%和11.0%。

考虑动态失速与风轮支架损失的H型垂直轴风力机自由尾迹模型构建

采用基于升力线理论的自由尾迹模拟模型,耦合了Leishman-Beddoes(LB)动态失速模型和模拟支架损失的半经验公式,编制H型垂直轴风轮计算程序,对不同直径、不同实度的风轮进行气动性能模拟。为了检测模型对H型风轮输出计算的准确性,选取2种不同实度(分别为0.13和0.48)的H型风力机进行了对比分析。结果表明,当尖速比小于4时,动态失速影响较为明显。考虑支架损失的计算结果明显优于未考虑支架损失的计算结果,支架损失总体上随尖速比的增大而增大,2台风力机对应的最大支架损失分别高达60%和35.5%。考虑动态失速效应和支架损失的计算模型能较为准确地估算风轮实度较小的H型风轮的输出,但对于实度较大的H型风轮,其计算准确度有待进一步提高。

风电场常用工程尾流模型对比与分析

介绍了Jensen模型、Frandsen模型和Gaussian模型3种尾流模型的推导假设条件和计算公式,建立基于环境湍流强度的统一尾流模型参数设置方法,并对不同湍流强度下的尾流基本特性进行分析,进一步采用风电场实测数据对3种尾流模型进行验证和分析。结果表明:Jensen模型和Gaussian模型适用于风机间距9D~10D(D为叶片直径)以内的尾流模拟,Frandsen模型适用于风机间距较大(>10D)的风场尾流模拟;通过实测数据验证,Gaussian模型模拟结果最好,能够较好地模拟径向尾流分布和最大尾流损失情况。

相似伴流的模拟与船模-实船性能相似的实现

在常规自航试验结果的基础上,再将物理存在的标称伴流与虚拟的螺旋桨诱导速度相结合以修正尾流的速度亏损,使摩擦阻力与尾流速度亏损同时得到修正,用数值方法模拟出与实船相似的平均实效伴流场。桨模在相似伴流流场中运转,可得到真正的"实船自航点",给出模型-船实相似的"试验"结果,推进因子可直接用于实船,可按相似关系预报实船性能。

轴流压气机串列叶片损失模型发展

考虑到串列叶片具有比常规叶片更多的设计自由度,于是为建立一个包含主要设计参数的串列叶片性能评估模型,本文发展了一套串列叶片损失低维评估方法。首先利用数值模拟方法确定了串列叶片的主要损失来源,并定量分析了不同损失来源占总损失的比重,发现前叶尾迹损失不可忽略。在此基础上,建立了计及前叶尾迹损失的串列叶片损失模型并与数值结果进行了校核。结果表明,前叶尾迹损失是型面损失的重要部分并且损失模型能够较好地预测串列叶片不同损失来源。因此,发展的模型可以作为串列叶片性能评估以及参数化设计的重要工具。