2019年10月21-24日，2019北京国际风能大会暨展览会（CWP2019）在北京隆重召开，大会主题“风电助力‘十四五’能源高质量发展：绿色、低碳、可持续”。自2008年首次在北京举办以来，已连续举办11届，成为北京金秋十月国内外风电行业争相参与的年度盛会。
10月22日上午，CWP2019 IEA风能技术合作研究论坛在新国展召开。内蒙古工业大学教授贾彦博士出席论坛并发表题为《自然风特征对大型风力机尾流特性的影响》的主旨演讲。他认为，在垂直方向上，风切片上层尾流区域速度比率跟风切片是呈正比关系，在下层区域呈反比关系。
以下为演讲全文：
贾彦：我将从研究布景、尾流效应、研究思路及方法、我们做的相关工作等几方面为大家分享《自然风特征对大型风力机尾流特性的影响》。
中国风能资源非常丰富，三北及东南沿海地区装机量在逐渐增加，由于低于限制逐渐向内部高海拔和复杂地区转移。从能量守恒的角度来说，由于前端风力机对后面的风力机的影响，湍流度增加，湍流的延时会延到10多倍的位置，这个会降低发电量，由于湍流增加，风力机部件会受到影响。
今天和大家分享自然风特征，说到自然风特征，我们说到几个对于尾流影响的几个因素，主要探讨关于来流因素和风切片，当然风向也是其中很重要的原因。
鉴于现在这种情况，不同的自然风特征，对于风力机尾流特征影响还需要大家考虑，我们现在是单独考虑，综合进行相关考虑，可能对后续的风电场的发展的话，希望有一定的借鉴作用。
对于自然风特征对风力机的尾流特征影响，目前采用的方法是CFD法，之前我们做过一些风电场的布局、功率特性对尾流的影响，抓到它一些微观的因素，所以用的CFD的方法，这里值得注意的一点是，因为目前大型风力发电机的实验数据相对小一点，所以基本上目前研究利用流气气动力学的理论与流动规律与小型风力发电机基本一致，可以通过对比小型风力机的实验数据，分析湍流模型的适用性。
做流体计算，我们用的是三维非丁长流动数值计算，湍流模型采用的是四种不同的湍流模型，经过对比是SST 的模型。这里面风况的设定一般把低湍流、高湍流，湍流设定在这个范围里面，风切片主要考虑三个典型的地形，一个是平坦地形，一个是山地地形，一个是林海地形。
在网格设置的时候，要更清楚看到风轮附近的流场分布，整个域是逐渐舒展的，然后阻塞比是小于5%。计算域的设定，在近尾流区域和远尾流区域来考虑，尽量体现尾流特征。
在这里面，我们要做无关性分析，在这些条件情况下我们要考虑尾流特性，要考虑功率的损失和尾流的损失，功率和速度是呈三次方的，所以速度比率在受尾流影响是什么样子的，速度比率是测点风速和来来流风速进行比值，我们后续用风力机下游距风轮距离，和横风向距离和风轮距离，来体现这个变化。
湍流强度对大型风力机尾流影响的时候，可以看到，不同湍流强度，尾流扩到XD=10之后之间恢复，一般风电场安装不会拓展这么大，大概在6D左右。我们后续得到一些结论，湍流对尾流恢复是有作用的。
不同湍流情况下，随着湍流强度增加，功率系数是属于一个下降趋势。所以我们得出湍流强度的增加，会帮助尾流内风速的恢复，功率系数和风力系数相关特征肯定跟湍流呈反比的结论。
湍流分析完之后，大家可以看到风切片的相关研究，在垂直方向上，风切片上层尾流区域速度比率跟风切片是呈正比关系，在下层区域呈反比关系。受高度差影响，在S/D=9的时候，基本上是恢复到单风区了，就是说切变会帮助尾流恢复。而且不同的截面位置，随着来流位置的风速增加，大概在6D左右的时候，就恢复了90%左右，所以跟我们原来做的结果基本上是吻合的。我们还比较了不同的来流风速对于多台风力机功率的影响，我们可以看出后端损失是逐渐增加的。
最后介绍一下我们做的相关工作，为什么来做这个呢？我们在内蒙古有很多小型的风力发电机，安了一个水平和垂直轴，周边有建筑物，这个绕流对自然风到底有什么影响，我们做了相关研究。把整个水平轴和垂直轴做完之后，看到整个在流场的变化过程当中的话，是变化的趋势，这个对安装大型风机或者分布式风机，前端离建筑物要多远，塔高要多少，这个时候想给大家一个参考信息。
