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探究风场尾流效应的分析介绍

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:工程技术人员很早就发现了多风力机风场每台风力机的尾流效应。如图2-1所示,烟雾可以演示双翼风力机的尾流效应模式。此时,尾流效应会降低风力机捕获风能的效率。因此在很多风场,风力机的位置布局都是尽量减小尾流效应的影响。图2-3表示了一个多风力机风场,从中可以看出不至于发生尾流效应影响的风力机合适间距。

 探究风场尾流效应的分析介绍

工程技术人员很早就发现了多风力机风场每台风力机的尾流效应。美国国家航空航天局(NASA)早在20世纪七八十年代就对这一现象进行了全面的研究。1974~1981年,在美国国家科学基金会(NSF)和美国能源研究开发署(ERDA)的一项基金支持下,位于美国俄亥俄州克利夫兰市的美国国家航空航天局(NASA)在其所在地建造了一台100kW的风力机并开展了现场实验。作为这项研究的一部分,NASA进行了风力机的烟雾轨迹测试以确定风力机机尾扰动的影响。如图2-1所示,烟雾可以演示双翼风力机的尾流效应模式。这个实验搜集到了很多重要的数据,通过这些数据可以确定风场中风力机之间的最小距离。

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图2-1 NASA使用风力机进行的风扰动烟雾轨迹测试(图片来源:美国能源部)

在大量风力机聚集的风场中风向将不断改变,在某些位置的风力机往往会处在其他风力机的尾流之中。在一些区域,无论怎样安排风力机的位置,一些风力机还是会不可避免地受到其他风力机尾流的影响。此时,尾流效应会降低风力机捕获风能效率。图2-2展示了同一风场的一些风力机的扰动影响。多台风力机距离较近时,风通过一台风力机的叶片时可能会产生扰动,而这些扰动往往会对与处在一条直线上的其他风力机产生影响。此时在扰流中的风力机捕获的风能与风最先吹过的风力机相比将大大减少。如果在这条直线上还有其他风力机,则捕获风能的效率同样会大大降低。因此在很多风场,风力机的位置布局都是尽量减小尾流效应的影响。

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图2-2 风力机成排排列时,可能会有尾流效应(图片来源:EWT International)(www.xing528.com)

一种减小尾流效应的方法就是合理安排风力机之间的距离,使前一个风力机产生的尾流效应不会影响后面的风力机。工程技术人员可以借助应用软件和从风力机采集来的数据确定合适的风力机间距。

图2-3表示了一个多风力机风场,从中可以看出不至于发生尾流效应影响的风力机合适间距。

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图2-3 美国明尼苏达州的一个多风力机风场(图片来源:John Fellbauet,jfellhauer@surenergy.us)

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