CWP2025-8 非规则大型风电场尾流计算方法研究与讨论-谢新 分享版.pdf

1、非非规则大型风电场尾流计算方法研究与讨论Modeling Wake Effects in Large-Scale Wind Farms with Irregular Layouts:Methods and Discussion1.课题背景2.尾流尾流传播叠加模型3.实际案例案例4.适用性建适用性建议目录21.课题背景2.尾流尾流传播叠加模型3.实际案例案例4.适用性建适用性建议目录3课题背景4“十四五”可再生能源发展规划明确提出风电基地化、集群化开发战略，标志着我国风电产业进入大规模集中连片开发的新阶段。这一政策导向对风电场尾流效应的计算与评估提出了更高要求。大力推大力推进风电和光伏发电基地化

2、开发.统筹推进陆上风电和光和光伏伏发电基地建基地建设推推动山东半岛、长三角、闽南、粤东、北部湾等千万千瓦千万千瓦级海上风电基地开开发建设,推推进一批百万千瓦百万千瓦级的重点的重点项目集中集中连片开发。节选自国家发改委十四五可再生能源发展规划课题背景5大基地的高密度排布挑大基地的高密度排布挑战 成排、成带的密集布置方式使得场内从上游到下游的尾流累尾流累积效应更加突出。影响程度远超以往陆上零散型开发中仅需考虑单机或单排尾流的简单情况。海上海上风电集群化开发 基地化+集群化发展路径,同一海域内多个相邻风场在空间上紧密布局已成常态。相邻风场间尾流互扰的发生概率与影响强度显著增加。国内单体最大陆上风电项

3、目乌拉特中旗内蒙古能源150万千瓦风储基地项目亚洲最大海上风电集群江苏如东21座海上风电场，总装机规模483万千瓦课题背景6尾流累尾流累积效应NystedNysted风电场案例研究11NystedNysted风电场（丹麦，波罗的海）基本信息：位置：丹麦Lolland岛南部海域装机容量：165.6 MW（72台西门子2.3MW风机）投运时间：2003年研究意义：首个发现“大风场尾流累积效应”的大型海上风电场研究研究发现：研究结果表明，风电场中心和下游区域的累积尾流效应显著增强。传统单机组Park模型低估了大型风场内部的额外功率损失。证实了从上游到下游尾流影响逐步加强的现象。1 Barthelmi

4、e,R.J.and Jensen,L.E.(2010)Evaluation of Wind Farm Efficiency and Wind Turbine Wakes at the Nysted Offshore Wind Farm.Wind Energy,13,573-586.https:/doi.org/10.1002/we.408课题背景71 Platis,A.,Siedersleben,S.,Bange,J.et al.First in situ evidence of wakes in the far field behind offshore wind farms.Sci Rep

5、 8,2163(2018).https:/doi.org/10.1038/s41598-018-20389-y风场间尾流互扰德国湾海上德国湾海上风电场集群11多方位的多方位的证据：SAR卫星遥感(Synthetic Aperture Radar)长距激光雷达扫描(Long-Range Lidar Scanning)飞机原位测量(Aircraft In-Situ Measurement)WRF模式+WFP（风电场参数化）研究研究发现：尾流不仅在风场内从上游到下游递增，还会跨风场传播。风场间尾流影响距离典型尺度为20 km70 km，部分条件下可达100 km。海上密集开发背景下，风场间尾流影响将

6、成为常态、且距离尺度已超出传统工程模型的假设范围。课题背景8 8课题背景9如何如何针对尾流累积效应与风场间尾流互扰模拟？WRF模式模式+WFP大大风场尾流模型流模型（LWF）技技术路线 把风机看作动量与湍流动能来源并耦合至边界层（PBL）方程中。在穿过“叶轮层”的网格层上，根据来流风向在动量方程中增加风机推力造成的损耗项，并向 TKE 方程添加能量源。局限性局限性 精度受限精度受限，对复杂地形条件以及风电场内部尾流累积模拟效果有限。对边界层(PBL)方案依赖性高。高昂的计算资源及时间需求。技技术路线 将整个风电场等效为具有更大粗糙度的下垫面，通过风机几何特征和推力系数推导等效粗糙度，以此驱动内