风电项目中不同大湍流机位湍流控制方法的对比研究.pdf
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1、 年第 期 水电与新能源 第 卷.:././.收稿日期:作者简介:谢 玄男工程师主要从事风光资源评估的技术支持和研究工作风电项目中不同大湍流机位湍流控制方法的对比研究谢 玄(.浙江运达风电股份有限公司浙江 杭州 .浙江省风力发电技术重点实验室浙江 杭州)摘要:大湍流是影响风电机组运行安全性的关键因素 根据实际项目详细介绍了扇区管理和提前切出两种湍流控制方法并对比了不同机位点、不同控制方式的发电量损失结果显示扇区管理的湍流控制方法具有明显的优势 对保证风电机组运行安全、减少发电量损失效果显著 扇区管理是一个系统工程需要流体、电控、硬件等行业内的技术人才群策群力共同推动才能不断发展成熟更好地服务于
2、风电关键词:大湍流扇区管理提前切出风电机组发电量损失中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.):.:随着山地风电项目的大规模开发复杂地形及尾流叠加效应导致的复杂风况严重威胁机组运行的安全性 从风电机组的载荷适应性分析与机组安全性密切相关的风参主要有平均风速、湍流、空气密度、入流角、风切变、极限风速湍流强度指标是决定风电机组安全等级或者设计标准的重要参数之一而山地风电场最显著的特征便是平均风速较低、湍流较大因此在复杂山地项目中大湍流是影响机组安全性的最关键因素之一甚至导致部分机位因安全性不满足设计要求而舍弃项目建设容量不得不减小目前为了保证机位运行安全性最常用的控制方法有提前切出和扇区管理两种
3、方案均是使机组在恶劣工况下停止运行从而降低机组载荷但也将不可避免的产生发电量的损失目前已有学者对湍流控制方法进行了研究 文献通过案例介绍了扇区管理的应用方法并计算了扇区管理后发电量的损失 文献通过案例分析了主备选机位的各扇区湍流情况并评估了发电量结果得出了主选机位经过扇区管理后发电量优于备选机位 已有文献集中在扇区管理的分析没有对比不同湍流控制方法的发电量损失差异且采用的扇区管理方案均是通过关闭某个扇区的所有风速段没有提供更为细化、结合风速段控制的扇区管理方案 此外已有文献没有提供经过湍流控制后机位发电量的详细谢 玄:风电项目中不同大湍流机位湍流控制方法的对比研究 年 月计算方法本文旨在根据实
4、际案例项目详细介绍两种湍流控制方法的原理提供了两种湍流控制方法的详细实现步骤和湍流控制后发电量计算、湍流量化计算的具体方法并对比分析了两种湍流控制方法产生的不同发电量损失从而为更多风电项目大湍流机位湍流控制方法的选用提供参考 湍流控制方法.提前切出机组 设 计 时 运 行 的 风 速 区 间 一 般 为./当风速达到 /时机组停机 而对于湍流超出设计标准的机位为了保证机组安全性当某个风速段湍流超出设计标准时则控制机组停机避免机组在大湍流的工况下运行从而保证机组安全性 因此提前切出即改变机组的切出风速 根据每个机位风况参数的不同提前切出风速值一般在 /之间采用提前切出控制策略后的机组安全性仅需考
5、虑运行风速段的疲劳和极限载荷即可切出后的风速段风机为停机状态无需考虑疲劳和极限载荷情况.扇区管理扇区管理是将全风速段的湍流划分为一定数量的扇区一般为 扇区通过屏蔽个别风况恶劣的扇区或者个别扇区的部分风速段使机组在恶劣风况下停机从而达到降低机组载荷保证机组安全性的目的采用扇区管理后的机位湍流需根据有效扇区中的有效风速段重新进行加权计算根据文献计算公式如下所示()其中:为某个扇区的风速频率 为某个扇区湍流值 为 参数 值的选取与机组校核部件的材料系数相关根据现有机组产品各个部件的材料特性值的取值范围在 之间 值越大湍流强度越大本文 取最大值 以实现湍流的包络为了便于计算将上述公式简化为一定数量扇区
6、的加权因此计算公式简化如下所示 其中:为扇区数量 为 参数本文 取值为 为输出湍流矩阵某风速段对应的某个扇区的湍流值 为输出矩阵某风速段对应的某个扇区的风速频率在针对机位采取具体扇区管理策略时需根据扇区管理后重新加权的湍流结果不断迭代更新扇区管理策略要既能够保证湍流结果满足机组设计的安全性要求又要能够尽可能的降低发电量的损失 案例分析.项目概况项目规划容量 采用 台 机组 场址位于山西省运城市闻喜县闻喜县位于山西省南部运城市北端运城盆地与临汾盆地的交界处 项目海拔高程介于 之间地形主要为丘陵和平原台地为主项目轮毂高度年平均风速为./平均空气密度为./平均尾流损失为.平均风切变指数为./平均湍流
7、强度为.最大湍流强度为.个别机位湍流较大远超机组设计标准无法满足机组安全性要求面临机位减少、项目容量无法满足的风险.软件工具介绍国内风电行业风资源流体计算所用软件有、其中 软件以操作便捷、效率高、准确、适用复杂地形等优点占据了国内 以上的市场份额成为风电场流体计算的绝对主流软件 计算分为软件建模、计算网格划分、流体计算、综合计算 具体操作为:用户定义一个项目后输入地形地貌文件、项目位置、计算半径等数据然后在一系列的地理风方向上设置强风状态的入口条件作为模拟风进行 计算当计算完成得到定向结果之后风加速因数和风向水平偏差被用于建立实际风流测量点与其他所有计算结果点之间的外推转换关系并进行转换计算当
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