尾流

Park模型 (Jensen模型)

1986年,丹麦Riso的Katic等提出了Park模型,并将其应用到风能资源评估软件WAsP中。Park 模型为一维线性尾流模型,不考虑湍流​效应的影响,近似认为尾流影响区域随距离线性扩张,风轮后风速线性恢复,风轮影响区是圆锥形,且沿截面均匀分布。由于处理多风机尾流重叠、多风机尾流综合、地面效应等方法不同,Park尾流模型又存在几种变种。

Modified Park模型

Modified Park模型是Garrad Hassan & Partners有限公司对Park模型进行了改变。

如下图所示,在垂直风轮面后的水平方向x处,受尾流影响区域为风轮直径Drotor+2kX,其中k为尾流衰减系数,k=1/2*Iurot,Iurot为产生尾流的风机计算得到的湍流​强度。Cwake为锥形尾流区域的风速衰减为下游风速与上游风速的比值,Ct为推力系数。

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针对上下游两风机部分风轮面重合的情况,风速衰减由以下公式给出,为上述Cwake乘重合区域面积与下游风机风轮面的比例,如下图所示:

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当有几个重叠尾流的上游风力发电机时,附加速度被假定为等于自由流风速减去最大单机尾流衰减。

在格林威治中,采用的Park模型与Modified Park模型类似,只是尾流衰减系数k可由用户根据经验进行调整,陆地风电场k一般推荐0.075。

WAsP Park模型

WAsP Park尾流模型属于运动学模型。它假定由风机的推力系数(CT)计算得到的风轮面后的一个瞬时初始速度降低,和一个经验确定的衰减常数,它确定了与下游风机距离相关的线性衰减速率。Park尾流模型认为,风的流向包括产生的衰减,受地形影响。这会带来尾流速度恢复率的高估。因此,地面效应是在实际发电机的负轮毂高度处,通过一台假想风力发电机产生尾流叠加模拟实现的。风机受到多台上风向​尾流影响时,尾流风速衰减量等于自由流风速减去多台风速衰减平方和的平方根。

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不同软件尾流计算对比

案例:丹麦海上风电场“Horns Res 1”

  • 行列8×10
  • 共80台 “V80-2MW”风机
  • 行列之间距离都为7D(横轴为风机编号,纵轴为尾流大小)
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该案例不同软件计算下全场尾流的数值:

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