风电场风机尾流及其迭加模型的研究
大型风电场的等值模型及其改进研究
大型风电场的等值模型及其改进研究李芸;王德林【摘要】随着风电场规模的日趋扩大,其随机变化功率对接入电网的影响也越来越受到重视.风电场并网的仿真研究中,通常将数十台甚至上千台风力发电机等值简化为由几台风电机组成的风电场模型.因此,如何在多方面因素的影响下建立符合实际情况的风电场等值模型极为重要.本文分析了风电场风速的实际状况,运用同调等值法,结合风速产生的尾流效应和时滞效应,对大型风电场中不同型号的双馈风力发电机(DFIG)进行了区域划分,将同一区域的风电机等值为一台风电机.最后,基于Matlab/Simulink仿真平台,验证了在不同风速情况、故障情况下的等值效果,证实了本文等值方法的正确性,为风电场并网研究提供了一种可靠的参考模型.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2014(033)007【总页数】7页(P11-17)【关键词】双馈风力发电机;风电场等值;尾流效应;时滞效应【作者】李芸;王德林【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TM910.6由于风速随机性、间歇性和波动性的特点导致风力发电场的输出功率不稳定，风电并网电力系统稳定性分析和控制技术成为当今最主要的问题之一。
该问题由于受到实际生产安全的制约，仅限于在大型电力系统软件中进行仿真实验分析，故风电场仿真与实际情况必须有较强的吻合，需要综合考虑多方面因素的影响。
风电场通常由数十甚至上千的风力发电机构成，直接研究如此庞大的风电系统计算量会非常大。
因此需要根据研究问题不同将风电场等效为单台或若干台风力发电机，从而简化复杂程度，缩短计算时间。
近年来，风电场等值建模的研究有着很大进展。
文献［1-3］总结了近些年风电场等值问题的研究现状，并提出这方面的研究还需要创新与改进。
在参数优化问题上，目前利用最小二乘法和单纯形法［4，5］。
文献［6］验证了不同风向下风电场的模型简化，但没有考虑电力线路的等值方法。
风机尾流研就解析
u1n (u1 u1n ) u2n (u2 u2n ) un1,n (un1 un1,n ) un (u1 un )
un (u2
un )
un (un1
un )
un (u1,2,...,n1 un )(n 1)(n 2)2 2( A12 A13 A23 ... An2,n1 )
形成相对完整的一维风机尾流风速计算与尾流迭加模型 为风电场风机优化布置研究奠定的坚实的基础
坐标转换 旋转变换 Solid works 建模
Fluent求解器
计算结果
风电场流场模拟的条件设定
假定条件：（1）来流均匀不变；（2）稳态不可压缩空气流动问题；
（3）流动过程与外界无换热；
求解方法：k-epsil方程 + 壁函数法 + 压力-速度耦合采用simple算法 +
离散格式采用二阶迎风格式。
（一）系数b 的确定： 在x = 0 处，风机后尾流影响直径的突然扩大，保证其连续性。
（二）系数n 的确定： 系数n决定风机尾流包络线的曲率，基于经验以及相关试验成果得到。
（三）系数t 的确定： （1）联合线性模型确定； （2）基于经验以及相关试验成果得到。
一维非线性扩张尾流模型的算例分析
一维非线性模型计算结果更接近三维数值模拟计算结果
风机尾流迭加模型研究
➢ 尾流迭加情况1：
u0
A2
u1
u2
u0
An un
T1 u2 (u1 u2 ) A12 u12 (u1 u12 ) A12
T1
u13 (u1
u13 ) A13
u1n (u1
u1n ) A1n
1 2
A0u12CT1
T2
风电场的尾流效应
风电场的尾流效应王杰（华北电力大学，保定，071003））摘要：详细分析了尾流效应模型和尾流效应对不同位置风机风速的影响,以某风电场为例取得了考虑以上因素时风电场的风速散布和实际输出功率，在此基础上，改良基于风电场端口输出特性的风电场等值方式。
0 引言随着煤、石油、天然气等化石类非再生能源的日趋枯竭和全世界生态环境的不断恶化，风电作为一种可再生的干净能源进展愈来愈快。
可是由于风能具有随机性和间歇性的特点，风电场的输出功率也存在着周期性的波动，功率的转变会对电网产生一系列的影响，只要包括电压的波动和闪变、对接入点短路电流的影响、并网进程对电网的冲击、对频率的影响等等。
因此成立适合的动态模型，准确地模拟风电场动态行为是仿真研究结果可信度的关键。
1尾流效应模型基于风电场端口输出特性的风电场等值方式，未考虑由尾流效应对不同位置风机的影响，而统一的将所有风机的风速视为相等的。
如此对于等值结果会造成必然的误差，本文意在将尾流所造成的风机输出功率不同的影响考虑在内而提高等值的精度。
在风电场中，各台风力发电机排列在不同的位置上。
由于尾流的影响，座落在下风向的风电机组的风速将低于座落在上风向的风电机组的风速，一般称之为尾流效应。
肯定尾流效应的物理因素主要有机组间的距离、风电机组的功率特和推力特性和风的湍流强度。
受尾流影响的风的湍流强度是：0/()/G σνσσν=+ (1) 其中G σ和0σ别离是风电机组产生的湍流和自然湍流的均方差，ν是平均风速，通常情形下，G σ=ν，0σ=ν。
图1是尾流效应的Jensen 模型，Jensen 模型较好地模拟了平坦地形的尾流情形。
图1尾流效应模型 (Jensen 模型)假设风电场是均匀场，X 是两个风电机组的距离，叶轮半径和尾流半径别离是R 和W R ；自然风速、通过转子的风速和受尾流影响的风速别离是0v ，T v ，X v 。
据动量理论有：2222000()()()/W x T W w W G w w W G R v R v R R v dR k dtdR dR dt k v dxdt dx ρπρπρπσσσσ⎧⎪=+-⎪⎪=+⎨⎪⎪==+⎪⎩ （2） 式中ρ为空气密度W k 是一常数。
下击暴流条件下风力机尾流及载荷特性研究
下击暴流条件下风力机尾流及载荷特性研究下击暴流条件下风力机尾流及载荷特性研究一、引言风力发电作为一种清洁能源，已经在全球范围内得到广泛应用。
然而，风力机在复杂的气象条件下工作时，面临着诸多挑战，其中之一是下击暴流的影响。
下击暴流是一种具有瞬时性和非均匀性的风速变化，对风力机的性能和工作安全性带来了一定的影响。
二、风力机尾流特性研究风力机在罗夫(Löffler)函数的驱动下，产生尾流。
尾流是指风力机转子后方的气流运动，其速度和方向通常与气流与转子面的夹角有关。
在下击暴流条件下，尾流特性可能发生一系列变化。
1. 尾流速度分布下击暴流会导致尾流速度的突然变化。
当暴流向下通过风力机时，风力机背风面受到较大的风力冲击，因此产生的尾流速度较高。
而在暴流通过之前和通过之后，尾流速度则会较低。
2. 尾流方向变化下击暴流的非均匀性会导致尾流方向的变化。
当暴流通过风力机时，风向的变化会导致尾流方向偏离原有的水平方向。
尤其是在暴流通过过程中，风向变化最为明显。
3. 尾流扰动下击暴流还会引起尾流的扰动。
暴流通过风力机时，其速度变化率较大，会给尾流带来各种涡旋和扰动，进而影响风力机的性能和振动特性。
三、载荷特性研究下击暴流引起的尾流特性变化，进而对风力机的载荷特性产生影响。
1. 功率特性下击暴流条件下，风力机的切片功率曲线可能会发生变化。
当暴流通过风力机时，尾流扰动会导致风力机转子面积受到影响，从而使风力机的切片功率产生波动。
2. 转矩特性下击暴流时，尾流扰动会导致风力机的转矩特性发生变化。
由于尾流速度和方向的突然变化，风力机受到的扭矩也会有所变化。
3. 振动特性暴流引起的尾流扰动会对风力机的振动特性产生影响。
尤其是在暴流通过的瞬间，风力机可能受到较大的振动力，进而加剧风力机的振动。
四、结论下击暴流条件下，风力机尾流及载荷特性会发生一系列变化。
尾流的速度分布、方向变化和扰动，会对风力机的切片功率、转矩和振动特性产生影响。
水平轴风力发电机尾流效应的研究
水平轴风力发电机尾流效应的研究水平轴风力发电机尾流效应的研究近年来，由于能源危机的严峻形势以及对环境保护的日益关注，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式受到了广泛关注。
水平轴风力发电机作为目前应用最广泛的风力发电设备，尾流效应对其性能与风场布置起着重要的影响。
因此，研究水平轴风力发电机尾流效应对于提高发电效率、降低设备成本与维护成本具有重要意义。
1. 尾流效应的概念与特点尾流效应是指水平轴风力发电机的旋转叶片排列出的一股向后倾斜的气流，主要由旋转叶片、塔架和发电机塔基等构成。
这种尾流气流不仅会对风力发电机的发电效率造成影响，同时还会对周围环境产生一定的影响。
2. 尾流效应的影响因素尾流效应的影响因素主要包括旋转叶片形状、旋转叶片数量、旋转叶片转速以及环境风速等多个方面。
其中，旋转叶片形状对尾流效应的影响较为重要，一般而言，叶片弯曲程度越大，尾流效应越强。
此外，旋转叶片数量和转速的增加也会导致尾流效应的增强。
3. 尾流效应的影响机理尾流效应的影响机理主要有两个方面。
一方面是由于旋转叶片的存在，风力发电机的工作区域会受到限制，周围环境无法充分利用风能。
另一方面是由于旋转叶片排列出的尾流气流会造成附近风力发电机的阻力增加，从而影响发电效率。
4. 尾流效应的研究方法研究尾流效应可以通过数值模拟、风洞试验以及实地观测等方法进行。
数值模拟可以通过计算流体力学方法模拟和预测尾流效应的产生和传播规律。
风洞试验可以通过模拟真实工况，进行实验性的数据采集与分析。
实地观测可以通过安装传感器在现场进行数据采集，了解风力发电机的运行状况与尾流效应。
5. 减小尾流效应的方法为了减小尾流效应对水平轴风力发电机性能的影响，可以采取一些措施进行优化设计。
首先是加强叶片的设计与制造工艺，优化叶片形状和材料，降低尾流损失。
其次是增加风力发电机的容量以及提高风车的转速，从而减少尾流效应的影响。
此外，优化风力发电场的布局也是减小尾流效应的关键。
风机尾流研就解析
风机尾流模型概述
风电场风机尾流模型
➢ 一维线性尾流模型：（主要用于风机优化布置）
Park模型与修正Park模型
➢ 二维轴对称涡漩粘性模型：（主要用于发电量计算）
GH模型、UO模型和FLaP模型
➢ 完整的三维CFD计算模型：
RGU模型、WT模型
不同尾流模型的核心部分是如何精确模拟风轮后尾流状况。
一维线性尾流模型
（一）系数b 的确定： 在x = 0 处，风机后尾流影响直径的突然扩大，保证其连续性。
（二）系数n 的确定： 系数n决定风机尾流包络线的曲率，基于经验以及相关试验成果得到。
（三）系数t 的确定： （1）联合线性模型确定； （2）基于经验以及相关试验成果得到。
一维非线性扩张尾流模型的算例分析
一维非线性模型计算结果更接近三维数值模拟计算结果
风机群
几个基本概念
• 风机尾流效应
风经过风机后，由于风轮吸收了部分风能，风机下游风速会出现 一定程度的突变减小，而后逐渐恢复。
• 给定面积的风电场
风机数量布置越多 -> 发电量越大 -> 成本越高
• 地形变化不大的风电场
除平原和海上风电场外，还包括：草原、丘陵、沿海、沿湖等地 区的风电场，以及山涧内的较平坦区域内的风电场。
边界条件：风洞入口为速度入口条件；风洞出口为压力条件或自由
出流；小控制体的各面设定边界条件为interface(适用于网格不一致的 情况)。风洞壁面选择边界条件为wall。对于粘性流动，物面速度采用 无滑移条件。
转动条件：采用MRF(Moving Reference Frame)来研究三维的旋转风场。
第三章 风电场风机尾流模型研究
• 风机尾流模型概述 • 风电场三维流场模拟
风力机的尾流分析资料
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。
考虑尾流效应的风电场建模以及随机潮流计算
Jensen 模型较好地模拟了 平坦地形的尾 流情 [ 6] 况 , 模型如图 2 所示. 设 X 是两个风电机组的距 离, 叶轮 半径和尾流半径 分别是 R 和 R W , 自然 风 速、 通过叶片 的风速 和受 尾流 影响的 风速 分别 是 v0、 vT、 vX .
图3 L issaman 模型
式中 : R G 和 R0 分别是风电机组产生的湍流和自然湍 流的均方差, 通常情况下 R 1 08 v a G = 0 R 0 = 0 1 12v a ( 18) ( 19)
假设有两个相邻的场地 , 一个地形平坦( 风机安 装的海拔高度相同 ) , 另一个地形复杂 ( 风机安装的 海拔高度不同) . 两台相同型号的风电机组分别坐落 在这两个场地的边缘 , 它 们的风速相同 v 0 , 沿着风 速方向的坐标位置都是 x = 0. 当在 x = 0 位置处没 有风电机组时 , 平坦地形 X 处风速仍为 v 0 , 而位于 海拔高度 H 处的风机的风速为
因此 , 通过调整 C , 一般取 C < min v, 由上式解 出 a 和 B, 作为 C 、 a 和 B 各自的估计值, 进而得到三 参数 Weibull 分布函数. 1 1 2 风力发电机模型 目前风力发电所采用的发电机多是异步电机, 除此以外还有双馈感应电机和同步感应电机. 但是, 就发电机出力和风速之间的关系而言, 都基本遵从 如图 1 所示的功率输出曲线. 由图 1 可以得到风机 输出有功功率 P 与风速 v 之间的关系为 P = f ( v) ( 15)
第 42 卷
第 12 期
2008 年 12 月
西 安 交 通 大 学 学 报 JOURNAL OF XIcAN JIAOT ONG U NIVERSIT Y
基于改进致动盘模型的风力机尾流特性研究
基于改进致动盘模型的风力机尾流特性研究基于改进致动盘模型的风力机尾流特性研究摘要：本文基于改进的致动盘模型，对风力机尾流特性进行了研究。
通过建立数学模型，并结合计算方法进行模拟计算，得出了尾流速度分布、尾流剪切速度、尾流湍流强度等关键参数的变化规律。
研究结果表明，改进的致动盘模型能够较准确地描述风力机运行过程中的尾流特性。
通过对尾流特性的研究，可以为风力机的布局与设计提供重要参考。
1. 引言作为一种清洁、可再生的能源，风能的利用正受到越来越多的关注。
而风力机尾流特性的研究对于风力机的布局和设计至关重要。
在过去的研究中，传统的致动盘模型（aerodynamic disk model）广泛应用于风力机尾流特性的研究中。
然而，由于致动盘模型的假设过于简化，其结果与实际情况存在较大偏差。
因此，有必要对致动盘模型进行改进，以改善对风力机尾流特性的描述能力。
2. 方法本文提出了一种基于改进致动盘模型的风力机尾流特性研究方法。
改进的致动盘模型引入了更多的实际因素，并对传统模型中的假设进行了修正。
具体而言，模型考虑了风力机叶片的转速、叶片间隙、叶片形状等因素对尾流特性的影响。
为了验证模型的准确性，我们采用数值模拟方法进行了计算。
通过对比计算结果与实际观测数据，验证了改进致动盘模型的有效性。
3. 结果与讨论在模拟计算中，我们针对不同条件下的风力机进行了尾流特性分析。
首先，我们比较了传统致动盘模型和改进致动盘模型的计算结果。
结果显示，改进的致动盘模型能够更准确地预测风力机尾流速度分布。
其次，我们研究了风力机叶片转速、叶片间隙以及叶片形状对尾流剪切速度和湍流强度的影响。
结果表明，随着叶片转速的增加，尾流剪切速度逐渐增大，湍流强度呈波动变化。
而叶片间隙和形状对尾流特性的影响较小。
4. 应用前景改进的致动盘模型为风力机的布局与设计提供了重要参考。
通过准确描述风力机运行过程中的尾流特性，可以更好地优化风力机的排布方式，提高发电效率。
风电场布局优化的数学模型
风电场布局优化的数学模型在当今能源领域，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正发挥着日益重要的作用。
为了提高风电场的发电效率和经济效益，风电场布局的优化成为了一个关键问题。
而数学模型在这个优化过程中，发挥着核心的指导作用。
风电场的布局优化涉及到众多因素，如风资源的分布、风机的性能参数、地形地貌、障碍物的影响等等。
要建立一个有效的数学模型，首先需要对这些因素进行量化和分析。
风资源是风电场布局的基础。
风速和风向的分布是风资源的关键特征。
通过气象数据的收集和分析，可以得到特定区域内不同位置、不同高度的风速和风向的概率分布。
这些数据可以用统计学的方法进行处理，例如均值、方差、概率密度函数等。
风机的性能参数也是模型中的重要变量。
风机的功率曲线描述了其输出功率与风速的关系。
不同型号的风机具有不同的功率曲线，在模型中需要准确地考虑这一点。
此外，风机的塔筒高度、叶轮直径、扫风面积等参数也会影响其捕获风能的能力。
地形地貌对风的流动有着显著的影响。
山地、丘陵、平原等不同地形会导致风速和风向的变化。
在数学模型中，可以通过数字高程模型（DEM）来描述地形，并利用流体力学的原理来计算风在地形上的流动情况。
障碍物如建筑物、树木等也会对风的流动产生阻碍和干扰。
它们的位置、形状和大小需要在模型中进行准确的描述，并考虑其对风场的影响。
基于以上因素，可以建立起风电场布局优化的目标函数。
常见的目标是最大化风电场的年发电量或者最小化风电场的建设成本。
年发电量可以通过对每台风机在不同风速和风向条件下的输出功率进行积分计算得到。
建设成本则包括风机的采购成本、安装成本、维护成本以及输电线路的建设成本等。
在建立目标函数的同时，还需要考虑一系列的约束条件。
例如，风机之间需要保持一定的安全距离，以避免相互干扰和尾流效应。
尾流效应是指上游风机对下游风机的风速产生削弱作用，从而影响下游风机的发电效率。
安全距离的设定需要综合考虑风机的性能和当地的风资源条件。
风电场尾流效应研究与优化
风电场尾流效应研究与优化随着世界各国对清洁能源的日益重视，风电行业也在逐渐发展壮大。
然而，在风电场建设中，尾流效应成为了一个必须要考虑的问题。
什么是尾流效应呢？简单来说，就是在风力发电机运行时，会在其后方形成强烈的气流扰动。
这种扰动叫做尾流，会影响到同一行中较后面的发电机的风速和风向，从而降低其发电效率。
对于像德国和丹麦这样的风能极其充足的国家而言，尾流效应的影响尤其显著。
因此，尾流效应的研究和优化对于提高风电场的发电效率至关重要。
在研究尾流效应时，我们不得不提到一个重要的概念——“尾流分区”。
尾流分区指的是风力发电机后方的一段区域，在这里，由于风机旋转形成的旋转气流和从叶片表面流过的空气的摩擦等因素的共同作用，会导致气压降低，从而形成一个不稳定的气流环境。
因此，将风力发电机后方的区域划分为不同的分区，对尾流效应的研究至关重要。
针对尾流分区的研究，我们可以采用多种方法。
在数学模拟方面，CFD (Computational Fluid Dynamics) 是一种常用的分析方法，该方法基于物理特性建立起计算模型，并进行数值分析计算。
在CFD分析过程中，需要解决的重要问题包括：流体力学基础问题、物理模型的建立、求解方法以及计算参数的设定等。
另外，实验室实验也是研究尾流效应的重要手段，可以通过构建实际风电场的实验模型，对尾流效应和流场特性进行详细地测试与研究。
了解尾流分区的作用和影响后，我们应当思考如何优化风电场的布局，以达到更高的发电效率。
对于风电场的优化，首先需要考虑的是风机的布局方式。
通常情况下，我们可以采用等间距布局、等温度布局、等功率布局以及连续布局等不同的布局方式。
其中，连续布局是最为常用的一种方式，其优点在于可以充分利用空间，提高风机的密度，从而达到提高风能利用率的目的。
除了风机的布局，我们还可以通过调整风机之间的距离、高度和方向等参数，以达到更高的风能利用效率。
例如，在调整风机间距时，可以考虑通过增加间距来减轻尾流效应的影响，从而提高后方风机的发电效率。
低风速风力发电叶片的尾流影响分析与优化
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。
风力机尾流流场的数值分析和尾流边界建模
Ｎａ ｊ ｇＵｎｖ ｒｉｙｏ ｒ ｎ ｕ ｉｓ＆ Ａｓｒ ｎ ｕ ｉｓＮａ ｊ ｇ １ ０ ６，Ｃ ｉａ ｎ ｉ ｉｅｓｔ ｆＡｅ ｏ ａ ｔ ｎ ｃ ｔｏ ａ ｔ ， ｎ ｉ ，２ ０ １ ｃ ｎ ｈｎ ）
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔｏ ｈ ｋ ｏ ｎ ａ ｙ ａ ｔ ｒ ａ ｃ ｕ ｔ ｒｄ ｓ ｓ ｓｍ ｕ ａ ｅ ｓｎ ｈ ｏ ｕ ａ ｓ ｒ ｃ ： ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆｔ ｅ ｗａ ｅ ｂ ｕ ｄ ｒ ｆｅ ｎ ａ ｔ ａ ｏ ｉｃ ｉ ｉ ｌ ｔ ｄ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｔ — ｔ ｎ ｌ ｆｕ ｄ ｄ ｎ ｍ ｉｓ （ ｉ ａ ｌ ｉ ｙ ａ ｃ ＣＦＤ） ｍｅ ｈ ｄ Ｔｏ ｃ ｐ ｕ ｅ ｔ ｅ ｄ ｔ ｉ ｆｗａ ｅ ｂ ｕ ｄ ｒ ｏ ｔｏ ． ａ ｔ ｒ ｈ ｅ ａｌ ｏ ｋ ｏ ｎ ａ ｙ，ｔ ｅ ａ ａ ｔｖ ｐ ｉ ｇ ｓ ｈ ｄ ｐ ｉ ｅ ｓ ｒｎ －
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风机尾流及尾流模型介绍
像 任何尾迹一样 ，在远场速度 的横 向截 而是一 个 Ｇａｕｓｓｉａｎ剖 。
实际 Ｉ：，尾流处 于有速度剪切 的大气边 界层 中 、 而 ，尾迹 削 会偏离 Ｇａｕｓｓｉａｎ彤状 ，而且 从已有 数据观测到 ｒ。 ２显示 ｒ流 向速度剖 面 ，实验 数 据和大涡模拟 （采 用致 动线和敛动盘模型 ）结果 的 埘 比。气流经过Ｊｘｔ％Ｌ产生强烈的速度衰减 ，然 后随 游距 离ｎ＇ ，ｊｓ￣ＤｉＩ缓慢恢 复 尾流 Ⅲ时跟边 界］Ｊ．０７切
ａｕ（ｘ，ｙ，ｚ） ＝
Ｔ
一 譬（ ）２）ｘｅｘｐ－吉（ ） ］（４）
其 中 Ｕ 是 自由来 流 的速度 ；ｋｗ是 尾流 扩 展系数 ； ＣＴ＝４ａ（１－ａ）是推 力系数 、ａ是 流动诱 导因子 （根 据 致 动盘 理论 ，叶轮 后初 始 的速 度 亏损 是 ２ａｕ ），
涡 （ｔ ｄｄｖ）主导 ， 实际 的大 气边 界层 中 ，混合 有大涡模拟 的计算结果都有较好 的精度 。
¨ｔ犬 边 界 层 涡结 构 影 响甚 至 主 导
３ 示 了不同下游距离的流 向平均速度 的水
积分动量守 （ 远场尾流线性 化彤式下 ）意 １ｔ速度削面 ｎ丁以看到 ，水平 削而接近 Ｇａｕｓｓｉａｎ形
ｒ） Ｄｗ（ｘ） ～
（＼ Ｄ ，
（、１‘ ） 相 作用 这 些效应 可 以用 人涡模 拟很好地 捕捉 叶 片附近 域 （ｘ／Ｄ ≤ ３）不 同方法计箅 的流 向速
这 － 度 关系似定 ’＿ Ｉ流 （ｘ／Ｄ＞３），所
性化 的动量亏损通量 守恒 ，得到尾‰流 中心线 的速度
演化
∽＝一 一一 Ｄ
流 （ｋ＝１）两种情形之 间。 最 近 ，Ｂａｓｔａｎｋｈａｈ＆ Ｐｏｒｔ ６一Ａｇｅｌ（２０１４）推 广
关于风电场风机排布距离和列阵方式及海上风电场的模型.
关于风电场风机排布距离和列阵方式及海上风电场的模型摘要：随着能源需求增长与化石燃料资源日趋枯竭的矛盾日益突出，洁净的可再生能源越来越受到人们的欢迎和重视，风力发电是新能源中最具有经济发展前景的一种发电形式。
目前，在进行风电场风机优化布置模拟计算时，均忽略了风轮的湍流影响，而采用简化风机尾流线性扩张模型，即尾流影响边界随距离线性增大模型。
此外，多数风机尾流模型未考虑风经过风机后的尾流影响区域直径的突然扩大，而一些考虑了该因素的尾流风速预测解析计算公式，则不能满足上游风机后风速与尾流影响区域边界的连续性。
为此，本文推导了一种新的简化风机尾流模型。
研究风电机组尾流效应对风电场输出功率的影响，建立比较全面的风电场输出功率和风速的关系模型，为研究风电场运行优化排布和规划方面的有关问题奠定了基础。
针对问题1，本文考虑尾流效应对风电场组的影响，同时考虑了尾流边界效应模型，确定了速度与功率关系式，从到而确定风电场之间的最佳距离，提出一个完整的模型。
针对问题2，在上述模型的基础上，进一步考虑了风向、风速、迎风角等因素对风电场组效率的影响，经过对数据的处理，我们可以得知有关速度的概率分布f(V),建立速度分布函数；逐渐增加了模型的复杂性，对风电场的模拟更接近现实情况，因此模型模拟得到的结果与问题1相比，结论更灵活易行。
针对问题3，从海上风能资源的分析到建风电场的优势分析，结合海上风电机组的结构形式，分析了不同构建方式的特点并作了相应的比较，最终提出了适合我国东南沿海建立海上风电场的风机布置方式。
关键词：尾流效应、风电、功率特性、水平轴风电场组、一、问题重述：目前我国的风电总装机容量已经达到了世界第一，但我国风电发展的成熟度仍未达到世界前列水平。
按照人均计算的风电装机容量，我国的世界排名为34，为46W/人，而同为总装机容量世界前列的美国、德国和西班牙，这一数据分别为149.8W/人、356.9W/人和463.5W/人；根据陆地面积计算，中国排名为第25位（6.5kW/平方千米）。
用于风电场群规划的风电场尺度尾流模型研究
用于风电场群规划的风电场尺度尾流模型研究*王鹏1刘建平1李大伟1孟航2余鑫2(1.中国三峡新能源（集团）股份有限公司；2.华北电力大学新能源学院）摘要：风电场的尾流最长可延伸至数十公里，上游风电场尾流会对下游风电场发电量产生显著影响。
因此，在风电场建设中需要考虑风电场间尾流效应。
基于工程尾流模型仿真模拟，研究了风电场在不同湍流强度以及不同排布密度下尾流区风速分布情况。
提出了关于阻滞参数与湍流效应参数的双参数风电场尾流半经验数学模型。
通过与我国北方某风电基地实测数据对比，结果表明：所提风电场模型模拟结果与实测结果相符合，能够较好地表达风电场尾流平均风速的变化规律，对未来大型风电基地规划有指导意义。
关键词：风电场尾流效应；风资源；尾流模型中图分类号：TM614文章编号：1006-8155-（2022）02-0048-07文献标志码：A DOI：10.16492/j.fjjs.2022.02.0007Study on Wake Model of Wind Farm Scale Used in WindFarm Group PlanningPeng Wang1Jian-ping Liu1Da-wei Li1Hang Meng2Xin Yu2（1.China Three Gorges New Energy(Group)Co.,Ltd.;2.School of new enenrgy,North China Electric Power University）Abstract：The wake of a wind farm can extend up to tens of kilometers,and the wake of the upstream wind farm will have a significant impact on the power generation of the downstream wind farm.Therefore,the wake effect between wind farms needs to be considered in the construction of wind farms.Based on the simulation of the engineering wake model,the wind speed distribution in the wake region of the wind farm under different turbulence intensities and different arrangement densities is studied.A semi-empirical mathematical model of wind farm wake with two parameters about retardation parameters and turbulence effect parameters is proposed.By comparing with the measured data of a wind power base in northern China,the results show that the simulation results of the proposed wind farm model are consistent with the measured results,and can be compared with the measured results.A good expression of the variation law of the average wind speed in the wake of wind farms has guiding significance for the planning of large-scale wind power bases in the future.Keywords：Wind Farm Wake Effect;Wind Resource;Wake Model*基金项目：国家自然科学基金青年基金（52006071）:基于弹性致动线的大变形叶片流固耦合作用机理研究Chinese Journal of Turbomachinery Vol.64，2022,No.21概述随着风电产业发展，风电机组单机容量与风电场占地面积都在逐渐增大。
理想条件下风机布局与尾流影响实验
下一步工作
• 结合风机选型等因素，进一步研究在理想 条件下风机布局与尾流影响的关系。
• 研究在理想条件下其他一些典型地形风机 排布与尾流影响的关系。
参考文献
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之间的行列间距，尽量 输电线路长度，方便风
减少风机间的尾流损失。 电机组的运输和安装。
实验内容
基于风电机组布置的基本原则，本报告以WAsP软 件为分析工具，分析一块2000m×2000m，高程为 10m，均匀粗糙度为0.03的平坦开阔区域。在此区域 上排布9台型号相同的风机，风机型号及性能参数如下 图所示：
• 在同等风速条件下，增大单个风机的排布面积， 风机间的尾流损失将逐渐减小。
结论：
• 当风经过风机后，风的恢复能力与风机的间距 和风速的大小成正比。
• 当盛行主风向为均匀方向时，应结合土地资源 等因素，选出最优的布局方案。
小结
当盛行主风向只有一个方向时，风机矩阵式排布，尾流效应主 要影响与风向平行的下游风机上，在综合考虑土地利用和电缆铺设 成本同时，可适当增大平行于盛行风向上下游风机的间距，以减小 风机间的尾流损失。
4D×6D排布
4D
6D
各种排布方案下风电场发电量和尾流损失如下表所示：
布置方案
4D×6D
实际发电量（MWh） 3951.942
尾流损失（%）
30.83ຫໍສະໝຸດ 布置方案4D×8D
实际发电量（MWh） 4332.408
尾流损失（%）
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风电场风机尾流及其迭加模型的研究
作者：曾利华， 王丰， 刘德有， ZENG Lihua， WANG Feng， LIU Deyou
作者单位：曾利华,ZENG Lihua(河北电力勘测设计研究院,河北省石家庄市,050031)， 王丰,刘德有,WANG Feng,LIU Deyou(河海大学水利水电学院,江苏省南京市,210098)
刊名：
中国电机工程学报
英文刊名：Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering
年，卷(期)：2011,31(19)
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本文链接：/Periodical_zgdjgcxb201119005.aspx。