大型風(fēng)電場(chǎng)中因?yàn)槲擦餍?yīng)導(dǎo)致的風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量損失通常占年度發(fā)電量的10%至20%,準(zhǔn)確模擬風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組尾流分布是評(píng)估風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量及經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)。風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)前期微觀選址時(shí)應(yīng)合理布置場(chǎng)內(nèi)機(jī)組位置,盡量降低風(fēng)電場(chǎng)的尾流損失,提高風(fēng)電場(chǎng)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于已投產(chǎn)的風(fēng)電場(chǎng),可以通過一個(gè)綜合控制策略調(diào)整上游機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)從而抑制其尾流對(duì)下游機(jī)組所造成的影響,實(shí)現(xiàn)整場(chǎng)發(fā)電量最大化。在風(fēng)電場(chǎng)微觀選址優(yōu)化和風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化運(yùn)行控制的研究工作中需要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的機(jī)組尾流場(chǎng)在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行高達(dá)上萬(wàn)次的模擬,所使用的尾流模擬方法不僅要能保證一定的計(jì)算精度,運(yùn)算效率也必須滿足工程要求。圍繞高精度的尾流快速模擬方法及其在風(fēng)電場(chǎng)微觀選址和優(yōu)化控制中的應(yīng)用開展研究,主要完成了以下研究工作:（1）探索了改進(jìn)的Jensen尾流模型與Frandsen尾流模型分別高估和低估尾流區(qū)速度損失的原因,為模型改進(jìn)提供了理論依據(jù)。分析兩個(gè)模型中控制體內(nèi)外的質(zhì)量與動(dòng)量交換,發(fā)現(xiàn)改進(jìn)的Jensen尾流模型高估尾流區(qū)內(nèi)速度損失是由于沒有考慮控制體內(nèi)外交換的質(zhì)量;Frandsen尾流模型低估尾流區(qū)內(nèi)速度損失則是因?yàn)榇髿廨斎肟刂企w內(nèi)的實(shí)際動(dòng)量低于理論動(dòng)量... 

【文章來(lái)源】：華北電力大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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圖I-12007年至2018年風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)U.z1Fig.l-1

１．２．１風(fēng)電機(jī)組尾流概述??來(lái)流風(fēng)經(jīng)過風(fēng)電機(jī)組時(shí)的流動(dòng)一般可分為四個(gè)區(qū)域，分別為誘導(dǎo)區(qū)、近尾流??區(qū)、過渡區(qū)和遠(yuǎn)尾流區(qū)［１Ｇ］，如圖１－４所示。誘導(dǎo)區(qū)是從風(fēng)輪前到風(fēng)輪附近的部分，??區(qū)域內(nèi)來(lái)流風(fēng)速逐漸下降，壓力逐漸升高。當(dāng)來(lái)流經(jīng)過風(fēng)輪時(shí)風(fēng)輪吸收來(lái)流風(fēng)中??的動(dòng)能，這導(dǎo)致了機(jī)組下游尾流區(qū)中風(fēng)速的下降，同時(shí)來(lái)流在風(fēng)輪處會(huì)出現(xiàn)一個(gè)??快速的壓力降，導(dǎo)致流體壓力低于大氣壓水平。??Ｍｅａｎ?ｓｈｅａｒｅｄ?ｉｎｆｌｏｗ?爲(wèi)?▲??Ａ?Ｉ?＾????１￣Ｗ＾ｅＳｏｗＪ??丄——ｉ?１??１?１?Ｋ???ＩＤ?２Ｄ?３Ｄ?４Ｄ?５Ｄ??圖１－４風(fēng)電機(jī)組尾流的流動(dòng)發(fā)展［１０】??Ｆｉｇ．?１－４?Ｆｌｏｗ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｗｉｎｄ?ｔｕｒｂｉｎｅ?ｗａｋｅ??來(lái)流通過風(fēng)輪后流體壓力開始逐漸恢復(fù)，速度進(jìn)一步降低，區(qū)域內(nèi)的低速流??體與外部高速自由流之間的風(fēng)速梯度形成了剪切層。當(dāng)機(jī)組風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，從葉片??后緣脫落的尾渦會(huì)形成一個(gè)由螺旋渦面構(gòu)成的復(fù)雜渦系，渦系由葉根中心渦、葉??

每個(gè)網(wǎng)格中心點(diǎn)是可能布機(jī)的位置，如果布置機(jī)組則該網(wǎng)格點(diǎn)用“１”表??示，反之則用“０”表示。每一種機(jī)組排布方式都可以表示為一組由〇和１組成??的字符串并作為啟發(fā)式算法中的一個(gè)個(gè)體。如圖１－５所示，矩形風(fēng)電場(chǎng)離散為??ｌ〇ｘｌ〇共１〇〇個(gè)網(wǎng)格，左圖中的機(jī)組排布方式被表示成右圖中的二進(jìn)制字符串。??優(yōu)化時(shí)隨機(jī)產(chǎn)生多個(gè)初始個(gè)體，即多個(gè)機(jī)組排布方案，分別計(jì)算在這些布機(jī)方案??下風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量，通過不斷優(yōu)化迭代最終得到目標(biāo)函數(shù)最小的最優(yōu)布機(jī)方案。??人人人人人人人人人人?１１１１１１１１１１??ＡＡＡＪＬ＿１＿？ｌＪＬＡＡ＿２＿??Ａ?Ａ?ＡＡＡＡＡ?ＡＪＬ＿￡．????＿２＿＿Ｌ?????人人人又又又人人人人ｔｉｉｉｉｉｉｉｉｉ????＾?ＪＬ?ＡＡ?ＡＡＡ????????人人人人人人人人人人?ｉｉｉｉ?ｉｉｉｉ．??圖１．５風(fēng)電場(chǎng)布機(jī)方案的編碼方式??Ｆｉｇ．?１－５?Ｃｏｄｉｎｇ?ｍｅｔｈｏｄ?ｏｆ?ｗｉｎｄ?ｆａｒｍ?ｌａｙｏｕｔ??Ｇｒａｄｙ［１Ｑ８］和Ｍｉｔｔａｌ［１（）９］采用了同樣的計(jì)算模型和優(yōu)化策略復(fù)盤并校核了??Ｍｏｓｅｔｔｉ的工作，經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)由于Ｍｏｓｅｔｔｉ選取的迭代步數(shù)不夠而導(dǎo)致結(jié)果未收斂??到最優(yōu)解。盡管如此，Ｍｏｓｅｔｔｉ的研宄所使用的研究方法和思路以及建立的數(shù)學(xué)??模型被后來(lái)的學(xué)者廣泛沿用。簡(jiǎn)單來(lái)講，該研究方法是將風(fēng)電場(chǎng)的布機(jī)方案作為??一個(gè)個(gè)體，計(jì)算該布機(jī)方案下的風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量，設(shè)定合理的目標(biāo)函數(shù)，對(duì)多個(gè)個(gè)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]熱穩(wěn)定性對(duì)近海風(fēng)電場(chǎng)影響研究[J]. 彭秀芳,王磊,項(xiàng)雯,薛飛飛,許昌.  太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2019(01)
[2]基于修正湍流模型的致動(dòng)盤方法研究[J]. 任會(huì)來(lái),張曉東,康順.  動(dòng)力工程學(xué)報(bào). 2019(01)
[3]考慮尾流效應(yīng)的風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化控制技術(shù)研究[J]. 顧波,胡昊,劉永前,張洋,康順.  太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2018(02)
[4]基于Park-Gauss模型的風(fēng)場(chǎng)尾流數(shù)值模擬[J]. 楊祥生,趙寧,田琳琳,朱君.  太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2016(09)
[5]基于風(fēng)輪平均風(fēng)速的風(fēng)電場(chǎng)致動(dòng)盤模型[J]. 韓星星,許昌,劉德有,Wenzhong Shen,鄭源,張明明.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2016(03)
[6]基于CFD和NCPSO的復(fù)雜地形風(fēng)電場(chǎng)微觀選址優(yōu)化[J]. 許昌,楊建川,韓星星,Wenzhong Shen,劉德有,鄭源.  太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2015(12)
[7]基于改進(jìn)致動(dòng)盤和拓展k-ε湍流模型的風(fēng)力機(jī)尾流數(shù)值研究[J]. 許昌,韓星星,王欣,劉德有,鄭源,SHEN Wenzhong,張明明.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2015(08)
[8]半經(jīng)驗(yàn)風(fēng)力機(jī)尾流模型的研究[J]. 張曉東,張鎮(zhèn).  太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2014(01)
[9]串列風(fēng)力機(jī)尾流干擾的研究[J]. 朱翀,王同光,鐘偉.  力學(xué)與實(shí)踐. 2013(05)
[10]復(fù)雜地形風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)組布局優(yōu)化[J]. 田琳琳,趙寧,武從海,沈志偉.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(04)

博士論文
[1]風(fēng)電場(chǎng)尾流場(chǎng)與功率多精度模擬方法研究[D]. 王一妹.華北電力大學(xué)(北京) 2018
[2]考慮尾流和電氣損耗的風(fēng)電場(chǎng)有功功率提升控制策略研究[D]. 李麗霞.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 2017
[3]風(fēng)電場(chǎng)尾流快速計(jì)算及場(chǎng)內(nèi)優(yōu)化調(diào)度研究[D]. 顧波.華北電力大學(xué)(北京) 2016
[4]風(fēng)力機(jī)尾流數(shù)值模擬及風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組布局優(yōu)化研究[D]. 田琳琳.南京航空航天大學(xué) 2014
[5]風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組優(yōu)化調(diào)度研究[D]. 張晉華.華北電力大學(xué) 2014
[6]風(fēng)力機(jī)葉片非定常氣動(dòng)特性的研究[D]. 劉磊.中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2012

碩士論文
[1]風(fēng)電機(jī)組半經(jīng)驗(yàn)尾流模型改進(jìn)方法研究[D]. 崔巖松.華北電力大學(xué)(北京) 2017
[2]考慮空氣動(dòng)力學(xué)影響的風(fēng)電場(chǎng)最大出力控制技術(shù)研究[D]. 葉飛.東南大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3228109