尾流对风力发电机组的影响

尾流效应对风电场输出功率的影响3I m p act of W ind T u rb ine W ake on W ind Pow er O u tp u t国家电力公司电力科学研究院 陈树勇　戴慧珠　白晓民　周孝信　(北京100085)　3国家“九五”科学技术攻关项目【摘要】　研究了风电机组尾流效应对风电场输出功率的影响,提出了风电机组效率矩阵、风电机组的功率特性矩阵,以及等效输出功率特性等新的概念和相应的算法,从而建立了比较全面的风电场输出功率和风速的关系模型,为研究并网风电场运行和规划方面的有关问题奠定了基础。

【关键词】　风电　尾流效应　功率特性Abstract A novel model fo r si m ulating the relati on 2sh i p betw een w ind speed and w ind pow er p lant output has been developed ,in w h ich the w ind turbine w ake effects is integrated .Som e useful concep ts ,such as w ind pow er efficiency m atrix ,w ind turbine generato r pow er m atrix and equivalent pow er characteristics ,are defined ,and m ethods fo r calculati on are given .T h is paper p rovides an i m po rtant foundati on fo r studying technical and econom ical p roblem s concerned w ith gridconnected w ind farm s in pow er system opera 2ti on and p lanning .Key words w ind pow er w ake effects pow er out 2put0　前言在研究并网风电场运行和规划方面的有关问题(如:潮流计算、稳定计算、短路计算和随机生产模拟等)时,需要确定风力发电机组(以下简称风电机组)和风力发电场(以下简称风电场)的输出功率。

尾缘襟翼对大型风力机气动性能及尾流特性影响的研究尾缘襟翼对大型风力机气动性能及尾流特性影响的研究摘要：本文通过对尾缘襟翼在大型风力机中的应用进行研究，分析了尾缘襟翼对风力机气动性能和尾流特性的影响。

首先介绍了尾缘襟翼的基本原理和作用机制，然后设计并搭建了实验平台，并进行了一系列的试验和测量。

实验结果表明，尾缘襟翼能够显著改善风力机的气动性能，提高整机的发电效率，并减小尾流速度差和涡旋强度。

最后，对尾缘襟翼在实际应用中的前景和挑战进行了讨论。

1. 引言大型风力机是目前广泛应用于风能发电的设备之一。

然而，在风力机运行过程中，将产生大量的尾流，严重影响风力机的发电效率和附近地面环境。

因此，研究尾流特性及其对风力机气动性能的影响具有重要的理论意义和实际应用价值。

2. 尾缘襟翼的基本原理和作用机制尾缘襟翼作为一种常见的尾流改善装置，其基本原理是在风力机的尾缘处增加一定的襟翼结构，通过改变风流的流向和速度分布，降低尾流速度的差异，并减小尾流涡旋的强度，从而改善风力机的气动性能。

3. 实验设计与方法为了研究尾缘襟翼对风力机气动性能和尾流特性的影响，我们设计并搭建了一个实验平台。

实验平台包括一个大型风力机模型和相应的测量设备。

通过改变尾缘襟翼的结构参数和安装位置，分别进行了多组试验，并对风力机的气动性能和尾流特性进行了测量和分析。

4. 结果与分析实验结果表明，尾缘襟翼能够显著影响风力机的气动性能。

与无尾缘襟翼的情况相比，尾缘襟翼的安装可以有效提高风力机的气动效率，提高发电量。

同时，通过改变尾缘襟翼的结构参数和安装位置，可以进一步优化风力机的气动性能，达到最佳的尾流改善效果。

5. 尾缘襟翼应用的前景和挑战尾缘襟翼作为一种改善风力机尾流的装置，具有广阔的应用前景。

然而，尾缘襟翼在应用过程中也面临一些挑战，如结构设计的复杂性、安装和维护难度等。

因此，在进一步推广应用尾缘襟翼的过程中，需要进一步研究和解决这些挑战。

6. 结论本研究通过对尾缘襟翼在大型风力机中的应用进行了系统的研究和分析，得到了以下结论：尾缘襟翼能够显著改善风力机的气动性能，提高整机的发电效率；尾缘襟翼能够减小尾流速度差和涡旋强度，改善风力机的尾流特性；尾缘襟翼在实际应用中具有广阔的前景，但也存在一些挑战，需要进一步研究和解决通过对尾缘襟翼在大型风力机中的应用进行研究和分析，本研究发现尾缘襟翼能够显著改善风力机的气动性能，提高整机的发电效率。

风力发电机组的尾流效应研究与优化引言随着对可再生能源的需求不断增长，风力发电作为一种清洁且可持续的能源形式受到了广泛关注。

然而，风力发电机组在发电过程中会产生尾流效应，这一效应对于机组后方的发电机组和环境都会产生一定影响。

因此，研究和优化风力发电机组的尾流效应显得非常重要。

尾流效应及其影响尾流效应是指风力发电机组运转时，机组旋转的风叶会引起机组后方的气流下降速度增加、气压增大以及湍流强度增加等情况。

这种气流扰动会对机组后方的其他发电机组以及周围环境造成一定的影响。

对于机组后方的发电机组来说，尾流效应会导致其收到来自前方机组产生的湍流扰动，从而减少了被风力利用的效率。

尤其在多台机组并网的情况下，若未对尾流效应进行优化，会导致前排发电机组产生明显的功率损失。

因此，研究尾流效应对发电效率的影响，并针对性地进行优化，对于提高整个风电场的发电能力至关重要。

另一方面，尾流效应还会对周围环境产生影响。

高速下降的气流会导致周围地面气温升高、湿度降低以及土壤水分蒸发速度加快，可能对农作物生长和土地利用产生一定的负面影响。

此外，尾流效应还可能对气象和大气环境产生一定的干扰。

因此，优化风力发电机组的尾流效应对于减少对周围环境的负面影响具有重要意义。

尾流效应的研究方法研究风力发电机组的尾流效应通常采用实地观测、数值模拟以及风洞试验等方法。

实地观测是直接观察机组运转时尾流效应的发展和变化情况。

通过布设风速仪、湍流传感器以及气象观测设备等，可以获取到尾流效应产生的数据，并分析其对发电机组和环境的影响。

这种方法可以提供实际运转状态下的尾流效应数据，对于研究和优化具有重要参考价值。

数值模拟是通过计算流体力学方法对尾流效应进行模拟和分析。

研究人员利用风力发电机组的几何参数和运转条件建立数学模型，运用计算流体力学软件模拟机组运转时的风流场分布、湍流强度以及气压分布等信息。

通过数值模拟可以更为全面地了解尾流效应的分布和变化规律，并指导优化设计。

，案例：中国西部某风电场3.1介绍该风电场位于中国西北部，有风机200台，额定功率均为750kW，整个风电场的额定容量为150MW。

风机轮毂高度处年平均风速约为7m/s。

水电水利规划总院在大型风电场尾流影响研究前期调研[1]报告中已经详细介绍了该风电场，在此不进行详细的介绍。

3.2风力发电机组西部某风电场的风电机组功率为750kW，轮毂高度为60m，风轮直径为50m。

3.3风电场布置该风电场风机的间距为5～6倍风轮直径；两排风机之间的距离为9倍的风轮直径。

第一期和第二期的风力发电场距离为19倍的风轮直径。

风电场周边地区和风电机组布置如图2-1、图2-2所示。

3.4地形该风电场地形是非常开阔和平坦的。

图2-3显示的是风电场地形。

粗糙度的分类用数字表示如图2-4所示，包括表面粗糙度线和相应的粗糙度的玫瑰图。

测风数据是由风电场附近的测风塔提供，测风塔位于风电场东边约1.7km 的位置。

该风电场主风向为偏东风，如图2-5所示。

测风数据是从2008年8月1日～12月31日5个月时期的数据。

基于两个最高风速仪，测得的风切变是对应于0.8的粗糙度。

但是风电场地势相图2-1风电场布置图大型风电场尾流影响研究图2-2风电场风机编号与布置图图2-3风电场照片（邻近风电场的位置）图2-4粗糙度模型不包括风电场内的粗糙度（a ）粗糙度线（b ）粗糙度玫瑰图当杯该东相廓数所组使的当平坦，测量周期从夏天到冬天，粗糙度的取值是合理的。

由于报告中缺乏风杯的安装细节，设备中的任何故障都可能导致计算结果错误。

根据已知条件，该地区为典型的戈壁沙漠。

如果这5个月的测风数据可以代表长期水平，则风电场的平均主风向是东风，60m 轮毂高度处的平均风速为7.5m /s 。

但是，这个问题与本次研究不相关。

更重要的是对周围的地形应采取多大的粗糙度设置。

图2-6为2008年8月1日～12月31日的测风数据及风向玫瑰图和风廓线。

3.5发电量该风电场的发电量可由下列数据得到：2008年1月到2008年10月每台风机的日发电量，2008年9月10min 数据记录。

尾流对风电机组发电量影响分析作者：许霞张小雷孟庆茂来源：《风能》2014年第05期风能是一种可再生的无污染绿色能源，风力发电随着人们对能源和环境问题的关注而得到迅速发展。

最近几年，我国风电总装机容量已跃居世界第一位。

同时，风力发电的大规模应用也带来了一些新问题，如风能损失，即风电场的局部干扰对风电机组出力的影响。

尾流效应、湍流效应和风电场中局部风向的变化都有可能造成风能损失。

由于大型风电场风电机组数量众多，占地面积较大，风电机组间尾流效应和风速时滞将对风电场并网点输出特性有较大的影响。

本文针对风电机组尾流效应对主风向方向上存在上下游关系的机位进行分析提出风电机组间合理的建议距离。

尾流的影响气流在经过风电机组叶片时，由于风电机组把一部分风能转化为电能，根据能量守恒原理，气流能量会减小，实际上风电机组的叶片对风速有阻挡作用，在风电机组的下风向会产生类似轮船尾流的效果，该区域会产生较大的湍流，同时风速也会降低。

风电场的风电机组布置应考虑到风电机组之间的尾流影响，风电机组之间的距离至少保证3倍的叶轮直径，在主风向上，风电机组之间的距离应更大一些。

国外有研究成果表明，对单台风电机组，在风轮2D-3D的顺风中心处，风速减小35%-45%；在距离8D处，风速减小10%。

尾流的直径在距离风轮8D-10D为2.6D-2.8D。

对于行距为8D-11D，列距为2D-3D的布置，第二排的能量损失在10m/s时为8%-20%。

某风电场尾流分析以某丘陵地区风电场为例，风轮直径为87m，遴选出风场中距离较近，地势相当，主风向方向上存在上下游关系的机位进行尾流分析。

引入变量：TP=下游机位总电量/上游机位总电量；WP=下游机位尾流影响扇区电量/上游机位对应扇区电量。

TP值表征上下游机位整体发电水平的差异，WP值则表征受尾流影响扇区发电水平的差异，通过对比TP值和WP值，某种程度上可以反映出风电机组尾流对机组发电能力的影响。

风电场测风塔风向玫瑰图见图1。

考虑尾流效应的风电场减载出力优化控制近年来，随着风电行业的不断发展，风电场逐渐成为一种重要的可再生能源，越来越受到人们的关注。

然而，在风力机组的运行过程中，要面临不同风速带的不同风速工作。

而在一些大型风电场中，风机的密度很高，尾流效应将使得下风风机受到影响，导致发电效率降低，甚至损坏发电设备。

因此，减载出力优化控制成为了风电场优化管理的重要手段之一。

本文将探讨如何考虑尾流效应进行减载出力优化控制，提高风电场的效益和稳定性。

一、尾流效应及其影响尾流是指高速运动的空气流到与其平行的静止物体后所形成的一种能量损失的空气流动现象。

在风电场中，由于风向与地面大体平行，风力机组受到风的影响后，会形成尾流。

尾流由高速流在下方涡核两侧的涡街和低速流两部分构成，随着距风机的远近，尾流逐渐扩散。

尾流的形成会对下风风机产生影响，降低下风风机的产电和叶片的寿命。

具体表现为：（1）降低下风风机的产电量：下风风机由于处于前一台风机的尾流区域内，收到了前一台风机吸走的部分风能。

由于空气的不可压缩性，这些被吸走的风量等于后一台风机的风量，即下风风机的生成能力减小，左右相当于实现了减载。

（2）影响叶片的寿命：尾流导致了下风风机背面的非常规进风方向，造成了垂直轴向的风接触。

这种风接触使得下风风机部分的叶片受到振动和产生疲劳，从而降低了风机的寿命。

综上所述，尾流效应对风电场运行造成了不小的影响，因此，必须要采取一定的措施进行控制和优化。

二、减载出力优化控制在风电场中，减载出力优化控制是一种重要的措施，可以有效地缓解尾流效应对下风风机的影响，提高风电场的效益。

具体来说，减载出力优化控制可以通过降低前一台风机的功率来减小其尾流区域内的风速，从而减少下风风机的受影响范围。

一般来说，减载出力优化控制的原则是尽可能地保证风电场的总发电量不受影响。

在实践中，减载出力优化控制主要包括两种方法：一种是基于功率的减载控制，另一种是基于叶尖速度的减载控制。

电力系统Electric System2020年第24期2020 No.24电力系统装备Electric Power System Equipment1 风电场群间尾流效应分析文中选取宁夏两个风电场群作为分析研究对象，其风电场群有如下特性：（1）两个风电场群地势均相对平坦，主风向稳定且相对集中；（2）风电场群（一）风机排布较规则；风电场群（二）风机排布无规则。

基于风电场群实时测风塔数据进行流场测量，揭示大型风电场群上下游风电场间尾流效应的影响。

1.1 风能资源参数选取和计算风电场群（一）位于宁夏回族自治区贺兰山南段，地势开阔且平坦，局部有起伏，海拔1300~1400 m ，由于风场处于咽喉狭窄地带，风电场主导风向西北风，年盛行风向及风能风向一致且稳定，月平均风速呈现明显的季节性变化，春季风速最大，秋季风速最小。

风电场群（一）分五期建设，总装机169台，装机容量18.3万kW 。

风电场群（一）周围先后设有11座测风塔，本次采用其中2座测风塔数据分析尾流效应。

风电场群（二）场址位于宁夏回族自治区吴忠市太阳山开发区境内，海拔1400~1430 m ，为半荒漠土地，地势平坦开阔，风电场主导风向东南偏南风，风场年盛行风向及风能风向一致且稳定，风电场群（二）分七期建设，总装机271台，装机容量34.3万kW 。

风电场群（二）周围先后设有7座测风塔，本次采用数据完整的1座测风数据分析尾流效应。

风电场群的计算均采用美国航天局SRTM 信息地图资料作为风电场地形图的来源，运用MeteodynWT 软件对该区域进行风资源评估，并得到该区域的尾流效应平均折减率和年平均发电量。

1.2 风电场群（一）尾流效应图1 风电场群（一）风机机位图图2 风电场群（一）风能分布模拟图由图1、图2可见，风电场群（一）的风向风况较单一，前三期风场风机机位排布规律，其在盛行风向上机组相隔为360 m 左右，约为6倍风轮直径，在垂直于盛行风向上机组间相隔240 m 左右，约为4倍风轮直径。

风力发电机组叶轮尾流设计与优化随着环境保护意识的提高和清洁能源的需求不断增加，风力发电作为一种可再生、清洁的能源形式备受关注。

在风力发电机组中，叶轮是关键部件之一，其设计与性能直接影响发电效率和整机工作稳定性。

尾流是指当风轮旋转后，背风面会产生涡旋，导致叶片受到非均匀气流的影响，降低了叶片的工作效率。

因此，叶轮尾流的设计与优化成为了提高风力发电机组效率的重要研究课题。

1. 尾流对叶轮性能的影响尾流的产生主要源自于叶片的运动，其会使得叶片受到来自非均匀气流的干扰，导致叶片气动性能下降。

尾流的存在使得风力发电机组的效率降低，同时也会增加噪音和振动。

因此，减小或消除尾流对于提高叶轮性能至关重要。

2. 尾流设计原则为了降低尾流对叶轮的影响，设计师可以采取以下措施：（1）优化叶片形状：通过改变叶片的弧度和扭转角度，使得尾流对叶片的干扰减小；（2）增加叶片数量：增加叶片数量可以减少尾流对单个叶片的影响，提高整机的效率；（3）采用先进的气动设计理念：利用计算流体力学（CFD）等技术，对叶轮进行细致的气动仿真，找出最优设计方案。

3. 尾流优化技术针对尾流对叶轮性能的影响，研究人员提出了多种优化技术：（1）直接采用被动措施，如改变叶片形状和布局；（2）引入主动控制技术，如采用智能材料或人工智能控制系统，实时调节叶片形状以适应不同风速和风向；（3）结合多学科技术，如结构优化和气动设计相结合，通过综合优化实现叶轮尾流的优化。

4. 尾流设计与叶轮整体性能叶轮尾流的设计与优化不仅可以提高叶轮的单独性能，还可以对整个风力发电机组的性能产生积极影响。

经过尾流的优化设计，叶轮工作更加高效稳定，整机发电效率提高，同时噪音和振动也得到一定程度的控制，使得风力发电机组在实际应用中更加可靠和经济。

5. 结语风力发电机组叶轮尾流设计与优化是目前风力发电领域中的重要研究方向。

通过合理的尾流设计和优化措施，可以提高风力发电机组的整体性能，减小对环境的影响，促进清洁能源的发展。

关于风电场尾流对风电机组安全性影响的探讨考虑在具备尾流效应影响的特性下，基于对总运转成本及最低发电效率要求等限制条件的考虑，进行风电机组的扩建与改进。

过去文献很少提及混和式风电机组在风力发电场的应用，因此有必要探讨如何同时决定不同风电机组类型、其相对数量及在风力发电场中所设置的位置，从而使该固定面积的风力发电场所配置的风电机组的总发电量能够达到最大目标。

标签：风电场；尾流；影响；机组设计1 风电发展及尾流对风电机组的影响1.1 风电发展全球人口不断地成长，而且经济发展，使得世界整体的能源消耗与需求快速增加，而同时造成能源缺乏与空气污染问题，更使温室效应与气候变迁成为全球议题。

所以开发应用再生能源以解决能源需求问题，同时降低环境污染与温室效应等问题，已经成为许多国家努力的方向。

目前再生能源中，风能已经具有经济性，所以特别受到重视。

风能评估为风能开发经济与否的基础，也成为风力发电计划成功与否的关键。

以发达国家经验来看，一般地区风电场发展已经达到饱和，而转向海上及山上积极发展。

1.2 尾流对风电机组的影响与改进方式风力发电场的总发电量与效率会受其尾流效应的影响导致降低。

所谓的尾流，是指上风处的风电机组造成下风处产生尾流。

正常而言，若一风电机组在另一风机运作而产生的尾流范围内，则该下风处的风电机组所受到的风力将会有一定程度的扰动及减弱，因此由风能转换出的电力也因此降低。

对于降低风电场尾流的作用，一些经验方法已经被广泛采用。

例如，一些经验法则认为最好的垂直主风向行距间隔为8D-12D（风电机组叶片直径），而平行主风电向的对于任两风电机组间需有 1.5-3个转子直径的距离。

然而，也有一些经验法则与之不同，Ammara认为风电场可采用一个密集、交错座落的方式，其风能的产出效益类似于稀疏规划方式，但是所需要的风力场较少。

虽然Ammara提出的方法对于固定数目风电机组的构建而言，可以成功减少土地面积的实用，但是所提方法还是应以较直觉的方式拟定构建规划，因为由风电机组所产生的尾流会导致机械故障或维护的增加，以及无可避免的降低电力的产出。

考虑尾流效应的海上风电场可靠性评估
随着海上风电站数量的增加，尾流效应成为一个值得关注的问题。

尾流效应指的是前一个风力发电机的气流经过后一个风力发电机时，气流速度和空气密度发生变化，从而影响后一个风力发电机的性能和寿命。

考虑到这个问题，海上风电场的可靠性评估需要充分考虑尾流效应的影响。

首先，海上风电场可靠性评估需要考虑尾流对风力发电机性能的影响。

因为尾流效应会导致后一个风力发电机的风速降低，并且增加空气密度，因此会降低其发电量和效率。

通过模拟尾流效应对风力发电机性能的影响，可以评估该海上风电场的总发电量，进而制定可靠性评估方案。

其次，可靠性评估还需要考虑尾流对风力发电机寿命的影响。

因为尾流效应会增加风力发电机的振动和疲劳，从而减少其寿命。

通过模拟尾流效应对风力发电机寿命的影响，可以确定海上风电场的设备维修和更换计划，以确保设备的可靠性和运行效率。

最后，考虑到尾流效应是海上风电场中不可避免的问题，评估方案还需要考虑如何有效地降低尾流对风力发电机的影响。

例如，可以改变风力发电机排列的方式，使得风力发电机之间的距离更大，从而减少尾流对后一个风力发电机的影响。

此外，还可以考虑采用一些智能控制技术，使得风力发电机能够自适应地调整其控制参数，以适应尾流效应的变化。

在总体上，海上风电场可靠性评估需要考虑尾流效应对风力发
电机性能和寿命的影响，并且采取一些有效的措施来降低其影响。

只有这样，才能确保海上风电场能够安全、高效、可靠地运行。

考虑尾流效应的风电场有功功率控制策略研究尾流效应是指当一台风力发电机转动时，其旋转叶片所形成的气流将影响其后方的其他风力发电机的工作效率。

同时，研究表明，风力发电机之间的距离越近，尾流效应越显著。

因此，在风力发电场中，采取合理的有功功率控制策略可以有效减少尾流效应对发电量的影响，提高电站发电效率和经济效益。

有功功率控制策略是指通过改变风力发电机的输出功率来控制尾流效应。

在风力发电场中，制定合理的有功功率控制策略需要考虑以下因素：首先，风速是影响风力发电机输出功率的重要因素。

因此，在制定有功功率控制策略时，需要根据实际风速情况调整发电机的输出功率。

具体来说，当风速较低时，提高发电机的输出功率可以降低尾流效应的影响；当风速较高时，适当降低发电机的输出功率可以减少尾流效应对后方风力发电机的影响。

其次，风向也是影响风力发电机尾流效应的重要因素。

因此，在制定有功功率控制策略时，需要考虑风机之间的布局和方向，使得风机之间的相互作用最小化。

具体来说，在风向相同的情况下，应尽量避免将风机布局在同一直线上，而应将风机布置为互相错开的方式，以最大限度地减少尾流效应的影响。

最后，风力发电场中的风机数量和类型也会对有功功率控制策略的制定产生影响。

在小型风力发电场中，风机数量相对较少，且类型单一，因此可采取较为简单的有功功率控制策略。

而在大型风力发电场中，风机数量较多，类型较复杂，因此需要采用更加复杂的有功功率控制策略，以保证风力发电机之间的相互作用最小化。

在实际应用中，考虑尾流效应的风力发电场有功功率控制策略可分为两种：集中控制和分散控制。

集中控制策略通常通过预测风速和风向等气象因素，控制整个风电场内的所有风机，以最大化整个风电场的发电效率。

分散控制策略则将每个风机都设置为独立控制单元，通过风机之间的通讯和协调来最小化尾流效应的影响。

总之，考虑尾流效应的风力发电场有功功率控制策略是提高风力发电场经济效益和可靠性的重要措施。

微观选址中的尾流与湍流的特性影响目前，适用于低风速地区的长叶片、高轮毂、大容量的风力发电机组技术发展迅速，这不但使对风力发电机组尾流效应和风电场湍流特性的理解变得愈发重要，也对风电场的微观选址提出了更高的要求。

如何找到风电场的最佳排布，有效的控制风险，获得最优的发电效益，是目前急需研究解决的问题。

一、风力发电机组的湍流湍流是流体的一种流动状态。

对于风电场来说，湍流表示瞬时风速偏离均值的程度，是评价气流稳定程度的指标。

风电场内的障碍物不仅会降低风速，还会在障碍物附近形成大量湍流。

如下图所示，障碍物附近产生了湍流区，而且下风向的湍流更剧烈，因此，在微观选址时，要特别注意避开障碍物，尤其是障碍物在主导风向的上风向时。

在山地风电场微观选址时，风力发电机组附近的小山包都可以当做障碍物来分析。

这也就是我们为什么认为山地风电场的山脊要平缓，连绵性好，不能有太大的起伏波动。

因为某个突起部分会增加周边风力发电机组的湍流强度，形成我们通常所说的“窝风”现象，不但会影响风力发电机组的安全性，也会对风速造成影响，从而降低发电效益。

所以山地风电场微观选址，要特别注意待选点位周边的地形因素，尤其主导风向上是否存在地形突起。

让我们以下图来举例说明：某风电场的主导风向为南风，场内地势起伏较大，山脊的连绵性较好，图中红框圈示的位置均位于较高处，从地形上看适合布置风力发电机组，通过CFD软件的测算，发电效益也不差。

但是我们来看第二张图：从图上明显可以看出，在这条山脊的南侧跟北侧，各有一个较高的突起，均在遮挡范围内，距离均在1km左右，虽然距离相对较远，作为障碍物的遮蔽效应较小，但仍不建议选择图中红框的位置布置风力发电机组。

这种地形情况下，各种软件模型往往无能为力，需要在微观选址时格外注意。

对于这样的点位，建议可以在此位置安装雷达或激光测风仪器，进行短期测风，确保湍流强度在风力发电机组的设计范围内，风速的损失在可控的风险范围内。

障碍物的问题在软件模型中往往较难体现，但却是微观选址时的重要参考，对于类似的因素，需要在现场作业时多加注意，综合考量。

风机尾流分析摘要在风电场场址选定的情况下，风电机组之间的尾流影响风电场风机的优化布置。

目前，国内外关于符合风电场风机实际尾流以及迭加模型的研究主要侧重于一维线性模型及其迭加模型的实际应用。

为此，推导建立了更加完整合理的一维非线性扩张尾流模型，即尾流影响边界随距离非线性增大；此外，根据风机尾流迭加的实际情况，分别推导建立了完整的风机尾流迭加计算模型来适应现有风电场的不同情形。

通过相关工程算例结果与三维数值模拟计算结果的对比分析表明，所建立的风机尾流模型和尾流迭加模型更加合理，可有效提高风电场的发电效益。

结合制动盘理论与CFD方法，采用FLUENT软件对置于有限面积的风电场内的9台风力机尾流相互干扰情况进行数值模拟。

风电场内风力机机组呈梅花型排布，考虑入流角分别为0°、15°和30°代表风力机的偏航现象，利用FLUENT提供的FAN边界将风力机风轮简化为无厚度的产生压力跃降的制动盘，采用N-S 方程求解整个风电场的流场分布。

该文给出流场的速度分布、涡量分布及风力机机组周围的风能密度与湍流强度分布，反映了上游风力机机组的尾流会对下游机组的流场产生干扰的现象。

通过对风电场和风力机的成功模拟表明，制动盘理论结合CFD 的方法适用于风电场和风力机的流场模拟，可为风电场微观选址和风力机排布提供参考，且计算量远小于完全数值模拟方法。

关键词：风电场；风机优化布置；尾流模型；尾流迭加模型AbstractIn the case of wind farm site selection, layout optimization for wind turbine wake effects between wind turbine. At present, domestic and foreign about the practical application of the actual fan wake and overlay model of wind farm mainly focus on the one-dimensional linear model and its superposition model. Therefore, a more complete and reasonable derivation of one-dimensional nonlinear wake model, namely the slipstream boundary nonlinear increase with distance; in addition, according to the actual situation of WTG wake, respectively, are established by the fuller WTG flow superposition to adapt to different situation of existing wind farm model. Through the project example analysis results show that compared with thethree-dimensional numerical simulation of wind machine, the flow model and wake superposition model is more reasonable, can effectively improve the generation benefit of wind farm.Combined with the brake disc and CFD theory, using FLUENT software for wind farm in the limited area of the 9 sets of wind turbine wake interaction simulation. A wind farm wind turbine unit in the club arrangement, taking into account the yaw angle was 0 ° flow phenomenon, 15 ° and 30 ° representative wind machine, FAN boundary FLUENT provided by the use of the wind turbine is simplified to produce brake disc pressure jump down without thickness, by solving the N-S equation of the wind power field the flow field distribution. Wind energy density and turbulence intensity distribution is presented in this paper, the velocity distribution of flow field around the vorticity distribution and wind turbine generator, reflect the will of the flow field downstream units generate interference phenomenon of wind turbine generators upstream wake. The wind farm and wind turbine simulation shows that success, to simulate the brake disc theory combined with CFD method is applied to the wind farm and wind machine, can provide the micro-siting wind turbine arrangement and reference for wind farm, and the calculation method is far less than the amount of numerical simulation.Keywords: wind power; wind turbine layout optimization model; wake; wake superposition model引言随着风电技术的快速发展，以及风力发电在电力系统中比重的持续增加，大型风电场通常由几百台甚至上千台风电机组组成。

考虑尾流效应对风电场机组布局的影响分析【摘要】随着经济的快速增长，在风电场机组布局这个方面也有所突破,但是对于尾流效应的研究还是存在一定的问题，为了使尾流效应对风电场机组布局这个方面的影响减小到最小，所以,本文就从采取怎么样的措施去减小尾流效应这方面来研究。

【关键词】尾流效应；风电场；机组布局一、前言当今社会中，人们对于自身所处的环境是要求十分严格的，风电场机组的布局对操作者来说是很重要的，但是还是存在尾流效应，可能尾流效应会对人们的自身安全做出威胁，所以，一定要科学技术人员在这个方面做出努力，保证社会稳定发展。

二、尾流效应模型大型风电场内有大量分散布置的风电机组，在某一风向作用下，坐落于下风向的风电机组的风速往往低于坐落于上风向风电机组的风速，这种现象称之为尾流效应。

自然风经过每台风电机组后形成的尾流效应影响区域是一个圆锥形空间，具有三维的特点，在风电场等值分析中通常采用如图 1 所示的二维模型。

图 1 尾流效应二维模型图中，风电机组安装在0 处；x 为风经过风轮后沿风向传播的距离；0v 和tv 分别为自然风速和通过叶片的风速；xv 为受尾流影响的风速；r 为风轮半径；为圆锥顶点因数；xr 为风轮在x 处投影截面半径。

式中，为尾流下降常数，它与风的湍流强度（一定时间内风速的均方差与均值之比）成正比，表示风经过风轮后沿风向每传播 1 m 时xr 所增加的长度，一般可表示为k 。

式中：G和0分别为风电机组产生的湍流和自然湍流的均方差；U 为平均风速；Wk 是一经验常数。

三、考虑尾流效应的风电机组功率特性假设风电场内有J种型号的风电机组,风速共离散成I段,风向分成D个方位。

在以下的公式中,为了叙述方便,在矩阵中一般用i代表风速Vi,用d和j分别代表风向和风电机组型号,其取值范围是i= 1, 2…,I,、d= 1, 2,…,D和j= 1, 2,…,J无特殊情况时公式中不再注明它们的取值范围。

风力发电机组正在变得越来越大，叶片也变得越来越长，对风力发电机组尾流效应特性的理解，就因此变得越来越重要了。

唯有如此，才能正确地找到风力发电机组的最佳排布，获得最优化的发电量，同时使风险得到有效控制。

下面小编就带领大家了解一下尾流的特征以及影响。

1.尾流的定义因为风力发电机组从风中吸收能量发电，根据能量守恒原理，风吹过风力发电机组后，能量一定比之前降低了。

因此，风力发电机组总是在后面形成风影，即尾流，就像船舶驶过后，在水面上形成的尾流。

图1 风电场的尾流图2.尾流的基本结构特征风力发电机组尾流的结构包括多个区域，如下图所示，它们分别是近区、中间区和远区。

每个区的长度取决于风轮直径的大小，同时还与气压、风速和大气稳定度有关。

图2 风力发电机组尾流结构1）尾流近区的特征①长度约为风轮直径的2~4倍；②随着气流管道扩展到叶片边缘，风力发电机组前面（迎风面）气压增加，然后在风轮面另一侧突然降低，之后在近区内不断增加，直到恢复到自由风流的压力Pa；③气流管道内部的风速在接近风力发电机组时降低，并在风力发电机组风轮面的另一侧保持不变，然后在近区内，随着气压值逐渐恢复到Pa而继续降低；④近区内尾流的半径增加，并当气压恢复到Pa时达到最大。

由于质量守恒和动量守恒定律，风速下降。

2）尾流中间区的特征①长度约为风轮直径的2~3倍，当混合层的内边界与中央轴线相交时结束。

交点处风速发生变化；②中间区的气压保持不变，始终等于Pa；③尾流区的外边界的湍流增加，而中央线处的风速保持不变。

3）尾流远区的特征①长度超过5倍风轮直径；②气压不变，等于Pa；③由于湍流混合，中央线的风速开始稳步增加，恢复到自由气流的风速值Va。

根据每个区的特征，可以选择风力发电机组之间的最佳距离，从而使风力发电机组之间的相互影响最小。

由于尾流效应对风向的敏感性，主导风向对风力发电机组的排布方案起到决定性作用。

在主导风向上，风力发电机组的距离应该至少达到中间区的末端。

低风速风力发电叶片的尾流影响分析与优化随着可再生能源的发展和应用，风力发电作为一种清洁环保的能源形式越来越受到重视。

而在风力发电中，叶片作为主要的能量转换装置，其设计和性能对风力发电机组的效率和稳定性起着至关重要的作用。

然而，低风速条件下，风力发电叶片的尾流效应对发电机组的性能会产生一定的影响。

本文将对低风速风力发电叶片的尾流影响进行详细分析，并提出相应的优化措施。

首先，我们需要了解什么是尾流。

在风力发电中，当气流通过叶片时，会在叶片后方形成类似于后方脱落区的气流，这就是尾流。

尾流对发电机组的性能有直接影响，包括降低轴承寿命、减小效率和增大振动等问题。

在低风速条件下，尾流效应尤为明显。

首先，低风速下气流的动能较小，经过叶片后形成的尾流能量也较低，这会导致发电机组的输出功率不稳定。

其次，尾流会对叶片的振动和疲劳产生影响，从而缩短叶片的使用寿命。

此外，尾流还会影响下一片叶片对气流的捕获效率，降低整个机组的发电效率。

为了优化低风速风力发电叶片的尾流影响，我们可以采取以下措施。

首先，优化叶片的设计。

通过加强叶片的扭转和截面形状设计，可以减小尾流效应对叶片的影响。

其次，采用尾流控制技术。

在低风速风力发电中，通过添加某些装置或调整叶片的布局来控制尾流，可以有效地降低尾流对发电机组的影响。

另外，采用智能化控制算法，可以实时感知和调整叶片工作状态，以最大化发电机组的性能。

此外，尾流影响分析与优化还需要结合实际的工程应用。

在风力发电场的选址和设计上，应充分考虑周围地形、建筑物和其他风力发电机组的布置情况，以降低尾流影响。

同时，在风力发电机组的维护和运行过程中，定期检测和保养叶片，及时发现和处理尾流造成的问题。

综上所述，低风速风力发电叶片的尾流影响是一个需要重视和解决的问题。

通过优化叶片设计、采用尾流控制技术以及智能化控制算法等手段，可以有效减小尾流对发电机组的影响，提高风力发电系统的效率和稳定性。

同时，在实际应用中，合理选址、科学维护也是解决尾流问题的关键。

风力机尾流对风电机组排布的影响研究金盛1，2（1.新疆农业大学机电工程学院，新疆乌鲁木齐830052；2.新疆新能源新风投资开发有限公司，新疆乌鲁木齐830000）1风力发电现状能源是国民经济的重要物质基础，也是人类生活必须的物质保证，经济的快速发展和生活水平的提高离不开能源的消耗。

近年来，在不断开发、研究各种可再生能源中，风能因其独有的优点越来越受到世界各国的青睐，已成为世界上发展最为迅速的能源之一，预计今后5年内风能的增长率将达到20%[1]。

风能与传统化石能源如石油、煤等不同，既不会枯竭，也不会对环境造成污染。

风能的经济性随着科技的发展也在快速提高，大多数能源的使用成本在不断上涨，而风能的成本却在下降。

进入21世纪后，风能成为世界范围内技术上最成熟、商业上最成功的新兴清洁、可再生能源之一。

全球风电装机大幅度增长，截至2017年全球风电累计装机容量达到514GW。

我国的风力发电起步较晚，于20世纪70年代才慢慢开始逐渐被人们所熟知，近10年来随着我国为了扶持新能源发展而出台的一系列政策，我国新能源出现了爆发式的增长，尤其是风力发电在这方面体现的尤为突出。

根据中国电力企业联合会统计，2017年全国累计风电装机容量达到了163670MW。

2风力发电机组集中布置存在的问题随着风电技术的快速发展，单台风电机组的容量越来越大，随之相应的风电机组的叶片也越来越长，扫风面积逐渐增大；由于风资源较好地地区位置有限，为了达到最佳的土地利用率，风电场也逐渐向集群式发展，一个大型风电场的机组数量往往可以达到几十台甚至上百台。

大容量风电机组、大规模集群式风电场逐渐成为当今风电开发的主流，而这必将带来一些新的空气动力学问题[7]。

布置在下风向的风力发电机组的风速要在一定程度上小于布置在上风向的风力发电机组的风速，同时在布局中，如果风力发电机组布局越相近，则上风向的风力发电机组对邻近的风力发电机组的流经风速影响越大，这种现象被称之为尾流效应力，不仅降低风电机组发电量，也会影响叶轮的使用寿命。