基于新型尾流模型的风电场三维布局优化研究.pdf

基于新型尾流模型的风电场三

维布局优化研究

1研究背景

2尾流模型及验证目录

3布局优化问题及算法

4结果讨论

2

研究背景

1.1风力机尾流效应

下游风速降低下游机组输出功率降低

湍流强度增加影响下游机组的疲劳载荷、

风切变加剧结构性能和使用寿命

HornsRev海上风电场尾流效应

3

研究背景

1.2风电场布局优化

�f푎�提高12.4%

优化前的风电场布局优化后的风电场布局

a)风资源评估

b)风力机尾流建模

影响因素c)风电场发电量计算

d)优化算法

e)优化目标、优化变量、优化策略···

4

研究背景

1.3风力机尾流研究方法数值模拟

湍流模拟风轮模拟

（

外场实测数值模拟直接数值模拟

尺大涡模拟

度

风洞试验工程模型）雷诺平均N-S方法

数值模拟

实体建模致动类模型

多种精度组合

工程模型用于描述风力机尾流结构（包括速度与湍流强度分布等）的数学模型。

计算时间长

适用于基础研究

工程模型

结构简单

精度可接受

计算时间短

适用于布局优化

风力机周围瞬态流场风力机周围时均流场

5

尾流模型及验证

2.1Jensen一维尾流模型

Jensen尾流模型，即Park模型，是丹麦学者N.O.Jensen于1986年提出的一种一维尾流模型。

该模型形式简单，精度较高，在风工程领域具有很强的实用性。

Jensen模型指出，风力机下游任意位置的尾流速度可以

由风力机的推力系数

�和衰减常数�来表示：

�

�=���−���+�����

假设尾流沿下风方向线性扩展，尾流膨胀系数

�

表示单位长度

尾流宽度的增长程度。

尾流的每一个截面上风速都是均匀分布、大小相等的，尾流的

扩张呈现高帽分布。这与实际的尾流分布形式有所不同，导致

对尾流中部分区域的风速的过高估计。