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山地湍流模拟分析(一)——前排山梁对后排的影响

日期:2020-03-12    来源:计鹏新能源  作者:及天时

国际新能源网

2020
03/12
09:59
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关键词: 风电项目 风电场 风能资源测量

  最近在做某山地风电项目的时候遇到一个不错的场区:场区有两道近似平行的山梁组成,两道山梁垂直于主风向,前后距离约1公里,高度基本相同,在风机排布上,可以说地形条件是非常好的。
  风电场测风塔位于上风向山梁(左侧)中部,测风塔的位置较好,基本可以覆盖到场区所有点位。测风时间已满一年,测风数据质量好。经分析,测风塔处的15m/s平均湍流强度等级属于C类,代表湍流强度等级属于略超B类。初步采用叶轮直径136m,横向间距400m进行风机排布。但是,后经过厂家分析后,推算的后排机位点处湍流较大,而放弃大部分点位。分析原因,初步认为是前排山梁形成的湍流对后排山梁有影响,与后排山梁本身湍流叠加后,超出风机安全标准。
  在这种情况下,说明前排的测风塔不能代表后排的风机点位风况情况。该测风塔距后排仅仅1公里,湍流等级却出现了较大差别。
  为了更进一步研究双排山梁地形的湍流,本文对场区地形进行简化,模拟场区内流场的情况。模拟采用ANSYS 16.0进行分析,风速设定为6m/s,湍流为0.1,与测风塔风况一致。下图右侧为风速入口,湍流和风速的模拟结果如下:
  从图中可以看出,前排山梁形成的尾流涡已经快要影响到后排山梁了,后排山梁前方形成低风速区,前排对后排有较大影响。当两山梁接近时,后排完全处于前排尾流区域内的时候,尾流效应叠加,出现后排山梁湍流更大的情况。下图为缩减两山梁距离的湍流模拟结果。
  可以看出在后排山梁(左侧)的前缘顶端有个湍流较强的区域,而前排(右侧)并没有出现这情况,这是前排山梁对后排的湍流有叠加影响。
  由以上分析可以看出:
  01
  在双排山梁的风电场场区中,只在前排山梁上树立一座测风塔并不能完全代表后排山梁的风况特性。
  02
  山地地形复杂万千,在一些特殊地形项目中,《风电场工程风能资源测量与评估技术规范》【31147-2018】规范中测风塔代表性2km代表范围也不一定完全适用,还需要根据具体情况布置测风塔。
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