大型海上风电场湍流强度及风电机组适应性评估

技术Ｉ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　大型海上风电场湍流强度及风电机组　适应性评估冰　文张双益，胡非，王益群，胡威　Ｉ｝　为　（１）变换，ｆ　钏湍　曲　叠¨０　９０％分ｆ、　教（　义　流　“　，　，　）：　我…海域而积　ｌｉｑ、Ｊ；ｘＬｆｉＥ资　ｆｉ甫、发　海上风Ｉ　ＥＬｌＩ　仃　人￣ｋ　，Ｊ＇７ｆｆ，Ｊ优协　州…容能泺　《ｒ｛１＿／Ｊ发展“　”　划（２０１６－２０２０　）》，ｊ刈２０２０　找…海ｆ　风电装仉　１　．ｆＴｉＪ　５００　丁　糸什　此　０１；　｛．　．ＪｘＬＩ　场十『Ｉｔ：Ｅ，海｝　风电场的Ｊ　，ｉ　“　—　ｍｍ　—ｌ　｜，０　’．　７５＋　）．　．１　４、　］弋（２）ＬＩＪ　ｌ１＿（　参　滞　流慢Ｊ蔓　别为０　１６、０．１４ｆＩＩ（）．１２…），１　‘　，抱上难度人，造价成小Ｉ　，技术、　ｉＦｌ　Ｊ￣险ｔ　、　科学　场　况、介　选　４Ｉｔ￣ｆｌＳＪ　Ｌ型、　…Ｊ　ｌ　Ｕ　斗Ｊ㈦１　Ｉｌ＂Ｊ　一，　分圳乃Ａ、Ｂ　Ｉ　Ｃ　入优ｆ￣｝ｆＨｈ　案，　侏ｌ￣７｛ＪｘＬｉＩ１４９　安个性的Ｉ）　提下，先分挖　流　Ｊｉｌｔ　ｓ蔓，　Ｊ　ｌｕ机绀轮级　懂　Ｊｘｌ述　０　化父　（１　Ｉ）　捅　川』ＪｘＬＰ￣Ｅ资源、战１人化捉丌　湍流足人　海　场的发电潜能　　．ｉ、Ｊｘ【｝也饥组适应性砰　ｌ　Ｌｌ场ＪｘＬ　“＇￣ｔ｛ｌｔｆ的币　、　容．也足　依　水丈埘１ＥＣ　电机　：　・　Ｆ　ｉ　Ｌ　ｌｌ…ＪＸｂ【＿ｌ　ｌ扪ｆ　ｌ　ｆ　ｊ：、／　命ｆｌｌｊ丛　Ｊ　　ｉＩ　的Ｊ　Ｌ　｛：ＪＬ－：ｔ１　１人Ｉ采，　５　４　，，趟　３　ｉ　Ｌ４．￣Ｊ　Ｌ￣ｌ－ｔ选　Ⅲ　－　ＩＥＣ刈场川。』　『ｌｆ『　・　１、　件之　绒划分、湍　ＩＪｌ　＂￣Ｃ　强度羽Ｉ　Ｕ机　适　Ｈ－计　方｝　：，大掣风Ｉ　场　ｆ　ｌＵ场的湍　柑’　搜ｉ？－ｉｆ￣　’法耸进仃了　｛顾和总　，　１　｛・０．６　（额定Ｊ　达）　４　，（１ｌＪＪ｝｝Ｉ』ｘｌｊ生）ｌｌ＇Ｊ１）＜ｌ＇ＪＩＪ　（ＩｌＩ　Ｊ　ｌ　ｌ｝Ｊｌ　ｉｆ　爪知１．　』　ｉＥ　０．２　，　ｊ　０．４　，ｎ０ｌ×川），　以…　代…ｔ　体　儆　人　海『－ｉＸ／．ＩＩｚ场——　苏响水　¨＿　２Ｏ　丁“风电场为　．　ｉ　ｒ湍流　嫂及　ｆＩ１＿机组适　Ｉ凰　表１各等级风电机组的基本参数　ｉＥｒｄ１要　ｉ翻聊　硐踟■　Ｉｔ，ｌｌ１＂－　髟ｊ晡　；　Ｉ＿　■■■■Ｉ■曩■■＿　５０　Ｏ　Ａ　０　１６　，给…ｒ防止　流　抓　”对　策略和理议　４２　５　３７．５　：　，Ｂ　Ｃ　０　１４　Ｏ　１２　、ＪｘＬ电饥组的　级　，　，址参号　Ｉｌｌｆｌ　。Ｉｌｌ’ｌ，强度，为＋Ｊ　Ｌｆｌｔ．轮毂高度　足参考风速，７，０　４７ｌ组轮毂高馊处５（）　，…Ｊｊ　ｌ夫１　ｏ　Ｓ｝ｔ　　ｊ谴匀Ｉ　５１ｎ／ｓｌｌ　Ｊｃ／ｌｔｊ、ｒ均湍　ｌＥＣ　＿二　（１ＥＣ　６Ｉ４００一Ｉ　Ｔｈｉｒｄ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）¨风电机川　缎　则分殳¨　１　小　二、ｌＦ常湍流模　ＩＥＣ第　ｉ皈定义Ｊ　Ｉ　流幔）　（Ｎｏｒｎｌａｌ　Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ　Ｍｏｄｅｌ，ＮＴＭ），似址纵…湍流的概　南度ｌ￣Ｆ－Ｉ数为对教１　１念分　．ＩＪ　＂…纵㈨湍ｉ＿ｋ；，ｒ　Ｉ＇ｌ￣ｊ９０％分化数（定义为代太　湍流）：　．（９０％）＝，　，（０．７５　＋ｂ）　（１）　０　５　ｌＯ　１　５　２０　１５　３０　』　ＩＩ１，（９－　（９０％）址Ｊ　述为Ｖ　分化教；ｂ为经岭系数．似５．６ｍ／ｓ；　纵…湍流　的９０％　风电机组轮毂高度处风速　４ｍ／ｓ）　图１代表湍流强度随风电机组轮毂高度处风速的变化关系　国家自然科学基金项目：大气边界层湍流拟序结构及其统计特征研究（项目编号：１１４７２２７２　ｏ　９０　风能Ｗｉｎｄ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉ技术　Ｉｋｔ￣Ｍｌｌ　级　刈．Ｊ、　ｎ，ｊ代太　＇ＬＩＩ　Ｃ２Ｌ；删ｔ　度　，膨人Ｊ　歧等Ｊ　场址ｉ，ｒ－　剑　ｌＩ流水、Ｆ；然而对十大型　电场　Ｉ　ｔ）Ｊ（１．　Ｊ‘）　ｆ、Ｌ缎　湍流删ｉｔ　ｉ　＇Ｆ（（１Ｊ十　环境湍流　度　）ｆ１９　９０％分位数，　：　流产＇ｌｚｆｌ９附加湍流强　Ｊｘｔ，ｌｚ丛地，　：运行过　Ｌ｝ｊ可产生　大的扰动效　，　ｆｌＪＪ场　上形成一种新的“内边界　”。Ｆｒａｎｄｓｅｎ　人　…ｒ“　Ｌ　３１　人”风也场的内边　ｊ　ｐ２ｊ　ｉ＋１．２８ａｔｊ　）（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ　Ｗｉｎｄ　Ｆａｒｍ　Ｂｏｕｎｄａｒｙ　Ｌａｙｅｒ，　Ｉｉ　址　境湍流强发ｎ勺　均ｆｌ｝［；　（　）足环境湍　ＩＷＦＢＬ）帧掣（　２），将大州风电场　为　糙度增人处川　，　：采川地　力定伴来计算环境风速　湍ｉｉ流、　流曲ｔ　Ｊ￣ｆ＇ｌ＜．１，Ｐ４ｉＴｆｔ｛　；ｌ＜ｆ．足仃效湍流强　。埘　疲　裁荷汁　，　迎过ｎ效湍流ｉｌ　　ｉ　ｌ＇ｔ：　求亏虑邻近Ｊｘｔ　ｒ￣Ｊｔｆｌｌｆｉ＇，ｊ恺流影响。ＩＥＣ　版Ｉｆ１　．，，Ｉ１，ｊ　ｌ—Ｉ　公　女ｆＪ卜：　１．风述垂Ａ廓线分为轮毂高度以　ｌ】轮毅　度以ＦＩ）＞ＳＪ，？ｉｒ　ｄ　分．似定遵从Ｌ　ｎ生层结条件下的近地Ｉｌｆｆ）ＺＩ　ｒ，ｊｊｘｔ迷　火乐：　ｃ　＝『　Ｊｉ．ｉｆｉｐ址』　０的慨　耍分开　数；　，＝　ＪｌＩＩ　Ｊ　巧　ｒ㈩　材料的Ｗｏｈｌｅｒ　ｌ　ｌ　ｚ）＝等１ｎ（　）．“１ｚ　ｚ　ｆ　：等ｌ　（　），　【＿＿『　㈠¨　分别　轮投　（Ｓ－Ｎ｝　数）捐敏，破飚］ｊ　：ｔ／７　／ｌ：ｑ　ｑ料ｍ　１０；，足　境湍流　Ｊ０３１　】Ｊ芒流Ｊ　¨　ｌ￣ｆ，Ｊ　Ｄｉ　流　度的　成湍流强度．　钾公Ｊ・　Ｉ　：　ｉｌ，ｖ（ｚ）是高度ｚ处ｉ￣Ｏ　，Ｊｘ＼速；肿　复以上干¨以卜部分ｎ勺摩擦速度；Ｋ足Ｖｏｎ　ｋａｒｍａｎ常数，　（５）　耿Ｋ＝０．４；Ｚ　利Ｚ０￣ｙ－￣Ｊ　ｒＪ足轮毂高度以　¨１以Ｉ＂－　分的祠ｌ．糙　度；２　轮叛离度　．　址Ｊ芒流产　ｆ＝＿ｆ１，Ｊｌ５ｆｆ１加　；ｎｈ流。丹麦Ｒｉｓｏｅ　ｌ冻可ｉ１　，｛－ｆｉ￣ｆＴ＇ｌ｛＇Ｊ．岭　，ｊ　Ｆｒａｎｄｓｅｎ对Ｑｕａｒｔｏｎ　Ｉ￣ｉｆ－ＤＩ１湍流的绛蛉模型进　仃ｒ迅　ｒ　ｌ。　ｊ　ｌＪｉ＇ｒ．ｊ简化，埘Ｊ　定浆型Ｊｘｂｔ！Ｙｔ￣Ｊｌ公　如Ｉ＇－：　丘，　（６）　２．湍流币直廓线分ｉｉ—Ｉ　４＿仑以上、ＩＩｌ轮以　’、ＩＩＩ轮之ｈＩｉ　ｊ＿　＿＿三个　分，似　叶轮以　、叶轮以下的　１　１川２２　．￣遵从Ｉ　ｌＩ　什　，Ｊ迈，ｆ也而　的湍流计算公　：　，＝祭　１　Ｉ１　ｃ　址ＪＸＬ４：￣－ｌ　Ｉ　Ｄ　】・化后的邻近　ｉ勺ｉ　１机组到术　：等．当ｚ　＋争　Ｊ　等．当　一　址ｉ１　㈠２　以卜ｈｌＤＳＹ　Ｊ　ＩＵ帆　Ｉ＇ｌ，＊ｊ　Ｊｌ１１　高　Ｊ＿　（６）ｆｆ：ＩＥＣ第ｊ版Ｌ｝ｊ　剑采川　，　！　巾　足Ⅱｔ轮以上部分的湍流，　四、ＩＩ　Ｃ第三版第一修汀版　ＩＥＣ　第・修　‘皈（１ＥＣ　６１４００—１　Ｔｈｉｒｄ　Ｅｄｉｔｉｏｎ．　ｆｌ＇，Ｊ湍流，Ｕ＿＿　境湍流；Ｄ足风轮直　假定从　轮下沿剑ｕｌ轮上沿的湍流随『　、　艘　的湍流计弹公式为：　＝　Ａ１］３ｅｎｄｍｅｎｔ　１）刈　述　分公式进仃了修　，　｝休　卜：　变化，　１．仃放湍流强使，ｌ『Ｊ从、　均　ｆ　为９０％分　数，公　（３）　则轮毂ｒ　修　力：　，（盯　．＋　）　（１３）　≥，　（７）　其　足轮毂离　的湍流；其ｉｌｉ‰址地ｔｆ／．；Ｊｘｔ述Ｇ、，Ｆｔ　、ｌＪ］‘化ｆ１９Ｐ，ＬＩ　场排　。Ｉｆ－ｉｉ　２．　战湍流　』　（５）修’Ｊ为：　，ｉＩ１样从ｔｚ　ｇ－ｄｊｆｌ！ｔ　为９０％分ｆ　数，公　氏／ｊ、相』糙　２ｏ、环境Ｃ㈣ｕ４川ＣＺＬ￣，－　列　ｌ＝　Ｉ　＋｜ｉ　，　＝，　＋１．２８ａ（，　，）　ｌ　８　（９）　、风　机　的推　系数Ｇ、轮娥“瞍ｚｈ　、Ｊ　轮Ｉ　Ｄ　１＇１９￣Ｊ！．ｉ教　ｌ】Ｉ＿佯可　公＿工　（１３）与作；ｉｆｏＯ　Ｌ　Ｊ：ｌ，＇ＪｚｆＦＪ肜　，女¨卜：　Ｌ　，＝告（　．．＋　）　ｊｔ－ｌｈ　、ｓｏ　（１４）　３．Ｊｌ三流』、。：　｝￣ｒ＇Ｍ￣ｆｇＤｌｌ￣　ｉｒ，ｉ流，以，　虑剑　桨　和变浆　两　１１　Ｊ　ｌＵ　ｌ　【　公』　（６）修　Ｊ为：　“　５ｋ￣ＪｌＪ是轮毂ｉ　、　Ｊ　、ｉｉ｝ｊ仑以｛　分干Ｊｊ　㈠　＼　Ｖ　Ｌ　１　，　Ｊ　ｌｉ　Ｉ　ｉ　址叫　境　流，Ｊｊｉ，Ｊ逆　￣：ＪｔＴｉ／　的９０％分　教，Ｃ　垃Ｊｘｔ，Ｌｃ　的　教、　Ｊ系数，址火０　轮娥【　艘Ｊ　速　Ⅱ、火型风电场的湍流增强　』　ｆ　ＬＬ＃Ｌ￣．Ｉ１．战小　风咀场的尾流影响一般　下风ｍ　传｝罱・止川　离（约２０　ｆｆ＇￣Ｊｘｔ，４：￣ｎ　）后接近ｆｆＪｉ，人，　述恢复　图２“无限大”风电场的内边界层模型示意　２ｏ１　７年第ｏ５期　９１　技术Ｉ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　以卜　分（　境）　流曲　瞍　对于｝＝Ｉ＿１离纬度地区，ｉ　Ｊ１推导Ｉｌ　ｆ９０ｍ，ＩＥＣ≮绒为ＩＩ　Ｂ）和１８台企Ｊ　科披公Ｉ　－ｉ　：的海　＇Ｕ　＾　近似为：　ｈｋ￣ＩＩ（变浆变速型、单机容　为３．ＯＭＷ、　轮　为１２１ｍ、　个　￣／Ｉ舞ＩＥＣ　、　（１　５）　一叫‘．应　‘１　虑　轮般ｉ　、　为８５ｍ，ＩＥＣ等缎为硼Ｂ）　２０１６　１０』】　川×　发ｉ【Ｊ＿，　日前我…　体　摸　人ｎ０沁１’．　ＩｔＪ￣ｏ　３给…　海｝　测风塔的　、　ＩＵｆＪ　Ｌ￣ｌ…　埘ｊ　人）　Ｊ　ＩｉＩＪ场　川　边界层模型，采ｒ日公　（１４）　、　ｙ４－４ｉｔｌｉ线秆Ｉ－Ｊｔｉ￣７ｊ曲线　场　上风…为尔此Ｊ　、／ｊ（Ｊｘｔｑ：ｌｌ／Ｊ　Ｊ　Ｊ　，　计钾ｌｔ１　４；ｉｆ般ｆ，７ｊ，ｉ笾的湍流　Ｊ迂＾　，并在公式（５）、（８）中采　￣ｔ¨】＾　代抒川　境湍流曲　嫂，¨川　最终汁算｝＿卜＝｝有效湍流强　－　ｊＬ－规定符　以　两个条什之）ｘＬＩ　ＬＷ　Ｌ２１ｌ＿ｉｆ｝沁岸线排　，分为二三排，　ｌｆｊ　８　０—２５　为命　技　【Ｕ　，问距为３７０—５５０１１１（约３—５　Ｊ４４　Ｉ　（　人　从ｌｆ　Ｕ场｝　（Ｉ）从做　多　５　｝；　』１＿呻　ｎ：　ｌ＂Ｊ）ｘｔｌ　机ｆｌｌ剑　电场边缘，１Ｊｌｌ　），｛『ｌ。　十¨埘紧密；　余为　教｝Ｉ｝　１３００ｍ（约５—１０　ｒ　ＪｘＬｉ【｛．机　ｔ，…　５８０—　轮九　），，¨ＩＩｍ…刈　疏　（２）啊　Ｊ　ｉ　ＪＬＩ，＇ｑ的　排之　的阳Ｊ￣－Ｋ＜Ｊ＇十３Ｄ，　六、海上Ｊｘ【电场的湍流模型　１ＥＣ沁　ｌ　十Ｊｌ　Ｉ没¨。　求（ＩＥＣ　６１４００—３　Ｆｉｒｓｔ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　估与ｒ．述摹小ｌ丰｝１川，　』Ｊｌｌ的　崭流强度及风电机组适应性评估结果　一、海上７　１ｉ！￣ｌＪｘｔ塔的湍流强度评估　了和金风科技）ＸｂＬＬ，ＰＪ　Ｌ￣ＩＩ的轮般ｆ　Ｊ迂分圳乃　沭￣Ｄ　ｇ”．ｔ　１　ｆ　流曲　心及Ｊ　ｆＩＺｔＪ　Ｌ￣ｉｌ迅　虑劁　棒也　ｉｔ，－ｉ　Ｊ　　＿Ｉｆｆ　Ｊ求估弭纵向湍流　：　＋１．２８×（１．４４ｍｌｓ）×，１　（１６）　８５ｍ羽ｔ　９０１１１．　此本文选择海　ｌＪ！ｌＪ　Ｊ　塔９０ｍ“Ｊ　ａ＝—　瞍进¨　ｆｌ　海上测风塔９０ｍ『ｌ　瞍ｆＩ＂Ｊ　流ｄ－　￣１　；１ｆ　№Ｊ　述的　化父系　４　Ｉ：ｌＪ见海ｒ．洲　塔９０ｍ　』　０　１—２５ｒｎ／ｓ个＝　∞　０　Ｉｎｆ　）　枷０址轮赧－　Ｊ童　速　，，为１５ｍ／ｓ时的湍流强度；ｚ。　海ｉｆｉｉ￥１］｛ｊ；ｊ蔓，ｉ　ｊ　株述　ｌｌ＊…关，ｒｌ　ｉＣｈａｍｏｃｋ公　Ｉ　｝［『．　＝迎ｉ　川（　１５ｍ／ｓ）的代　湍流强瞍均　Ｊ　ｌＥＣ　湍流　瞍　此从环境湍流强度　１．断　Ｉ　场　Ｂ　Ｉ　ｆ’　ｊ　…　华　ＥＣ　级Ｂ的　电机组。　（１７）　Ｉｊ　ｉ　ｇ址　：）Ｊ）３１１述Ｊ　；Ａ，是Ｃｈａｍｏｃｋ常数，对十远海　Ａ　一０．０１１，刈Ｊ　近　地　义Ａ，一０．０３４　介Ｉ　　１祭什　，ｊ近地面层的风速廓线和湍流关　：　系［公八（Ｉ　Ｉ）、（Ｉ２）］，　：（Ｊ　鲁ｆ尚ｆ　…　ａ）海上测风塔的位置和风电机组排布方案　ｉ　Ｊ　海…　糙』　，￣　１　３４　ｊ流　度也随风速增』Ｊ【＿而增大。当　没　海卜。ｌＪ！Ｊ【Ｊ　塔ｎ　淌流数｝ｌｑｌｌ，ｌ，可采用公式（１６）一（１　７）　汁　：　代”　境湍流，Ｊ　终计算　有效湍流　圳　】水　２０　Ｊ　ｒ‘Ｚ，Ｌ；Ｌ【乜场位十汀　省盐城７ｉ＃ｉ；ｌ，Ｊ水　离１０ｋｍ，场　水深８．１２ｍ。　－Ｊｑ’　Ｊ￣ｇｌ！ｔ＇，ｔＪ９１、＇ｆＴ！￣Ｊ　７　城．粥　海卜　卜２００８　、　：。Ｊ　速观测离度力１０　ｍ、２５　ｍ、　３　６　９　ｌ　２　ｌ　５　ｌ　８　２ｌ　２４　２７　３ｏ　４０　ｍ、５（）ｍ、６０　ｍ、７（）ｍ　９０ｍ，ＪｘＬＩ（　Ｊ观测高度为１ｏ　１ＴＩ、　５０　ｍ、７０　１ＴＩ　９０ｍ，测Ｊ　４芏ｉ　３个宄帑午　场　曩　厂３７　变述　、　Ｊ　Ｊ　公　牛产的海｝　机组（变浆　风速／（ｍ／ｓ）　（ｂ）功率眭线和推力曲线　图３海上测风塔的位置、风电机组排布方案、功率曲线和｝佯力曲线　儿杳Ｉｉｊ＿为４．０ＭＷ、ＪｘｔＳｆ：　为１３Ｏｍ、轮毅高度为　９２　风能Ｗｉｎｄ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｊ技术　二、各台风电机组的有效湍流强度评估　采刑ＩＥＣ第二版［即公代（３）一（６）］和第三版第一　修¨皈［　公式（７）一（１０）］分别计算…备台机组的仃　效湍流强发，女【ｉｌ　５。　１５ｍ／ｓ时的结果．　湍流强度超标分析　进一步对２４号　机组的　‘效湍流强度随轮毅舟度风　７．可以看到虽然测风塔　巾给ｊｕ了轮投高度风速为１Ｏｍ／ｓ祠１　速的变化天系进仃分析，结果　他风速的结果略。从　５可见ＩＥＣ第　Ｈ　＇Ｊ　Ｔ…ｒ￣７…￣　瞍较低，　ｔ（ｉ－裔　Ｉ　ｒ邻近ＪｘｔｌＵ机组尾流　：生的附加　湍流姒　后，２４号　电机组的有效湍流强度人　Ｊ二３ｔ；其　三版和第三畈第一修　版计　．Ｊ…ｆｌｊ有效湍流　度　白　芦圳：　巾轮毂ｉ　业　速为９—１Ｏｒｎ／ｓ时，　Ｉｌｌ机组的　效揣流强度　小幅趔过ｒ　ＩＥＣ等级Ｂｌ　（一）根据ＩＥＣ第三版结　，轮叛高度Ｊ　速为ｌ０ｍ／ｓ【】１ｆ，　２４　０风电机组的仃效湍流强度｛芏ｉ过了ＩＥＣ　缎Ｂ；而轮毂　８给ｍ　ｒ当轮毅“度　速为９—１Ｏｍ／ｓ时，环境湍　加湍流强度的风咀机　合成湍流强　高　速为１５ｍ／ｓ时，２３、２４、２５号风电机　的有效湍流　流强度干｛】　流产生　强嫂趟过厂ＩＥＣ　纵Ｂ；　（■）根据ＩＥＣ第三版第・修汀版结　，轮毂高度Ｊ　速为ｌ０ｍ／ｓ时，…样２４号风咀机组的彳丁效湍流强度趟过ｒ　度随轮投ｌ　变　向　变１ｔ关系　＿『见　向为Ｉ２０　车ｕ　３００。　Ｏ　５　ＩＥＣ等牲Ａ代表湍流强度　ＩＥＣ昝城刚　冉湍流强度　ＩＥＣ　级Ｂ；而轮数离度风速为１　５ｍ／ｓ时，所　Ｊｘｂ　机　的　有效湍流蚀度均低。－ＩＥＣ等级Ｂ　Ｉ｝ｌ＿　文论述，ＩＥＣ第三　适川ｒ　定桨，　风电　Ｌｆ１］汁钳．　尾流ｒ　尘ｎ勺附加湍流，第三版第…修订版　｛、』适』ｉ　Ｊ十定桨，　０　４　ＩＥＣ　蛾ｃＲ；　湍漉骰ｊ韭　—Ｏ　３　．－测风塔９０ｍ商窿代表湍流强度　÷　一洲Ｍ塔９０ｍ高度　均湍流强度　强　—０　，　０　Ｉ　和变浆　ＪｘＬｔ：ｋ机扎『１］干小风【Ｕ场安装的曲　＿『和令　利搜　（１　０　风ｆＵ卡ｒＬ绀均为变浆　风电机组，囚此应当采『］Ｊ第三版第一修　订版结　。　０　５　ｌ０　ｌ　５　２Ｏ　２５　３０　风速／（ｍ／ｓ）　三、考虑大型风电场湍流增强　住第三皈第一修订版结果的基础卜，刈　蒿足１ＥＣ条　图４海上测风塔９０ｍ高度的湍流强度随风速的变化关系　件的人型风电场，　考虑内边　模型的湍流增强ｆ　公　式（１４）一（１５）］。圈６给　Ｔ人型风电场湍流增强对　台　Ｉ　机组的仃效湍流强度的影响。可见　排风电机　１９　有效湍流强度日Ｊ１　升高。轮毅高度风速为１０ｍ／ｓ时，火　风电场．　，ｑｌｉ流增强导致３０号一３５号　Ｉ乜机　的＿仃效湍流强　度｝　了０．０１—０．０２；轮毂高度风速为１５ｍ／ｓ时，大型　电场湍流增强导敛３０号一３７号　ｉｔｚ机组的有效湍流姒度　６　１Ｉ　１６　２ｌ　２６　３Ｉ　３６　４Ｉ　４６　５　风电机蛆编号　上升ｒ　０．０１　－ｔ　３。川样２４号　电机组的白效湍流强度　过　＿ｒ　ＩＥＣ等级Ｂ。　（ａ）轮毂高度风速为１Ｏｍ／ｓ　…上义公式．大型风电场湍流增强后的Ｊ＝小境湍流强度　—ｆｆｒ掣擅Ａ代　晴诫叠崖　ＩＦＣ昔扭刚　拖鬻鹰　Ｉ　——ＩＦ（臀援ｆ代鞋棚藏强雇　—　厶　生受与风电场排布行列距　、风电机绀的推力系数Ｃ，　＾　一　娃神诫鬻鹰Ｉｌ　（　一啊蝗　雄截鹰ｆｌ卜Ｉ锥　雕带　修“鞋）　＾　相父。Ｉｌｌ　ｊ　３０号一３７号　电机组主要位十　ＩＵ场内排，ｌ１．　主）Ｘ［ＩｈＪ（东北风、东风和东南Ｊ　）上的８　一２５号风电机　组为仑风科技风电机组，问趴为３７０—５５０ｍ（约３～５　ｆ　风轮Ａ径），排布丰¨对紧密，Ｊ、＇，：生ｒＩ～边界　效　，从而　致胍电场的环境湍流增强。大　海卜风电场　合　加大内排　风电机组的问距，减少内排风电机组数量，町缓解内边界　效　：中的湍流增强　．　——．．．，＼　　．．．　６　ｌｌ　ｌ６　２Ｉ　２６　３１　３６　４１　４６　５　风电机组编号　（ｂ）轮毂高度风速为１　５ｍ／ｓ　图５轮毂高度风速为ｌ　Ｏｍ／ｓ￣１　５ｍ／ｓＢｊ＂各台风电机组的有效湍流强度　２０１　７年第０５期　９３　技术Ｉ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　扇区时，２４号风电机组的合成湍流强度大幅高于测风塔代　表湍流强度。两个扇区分别存在２５号、２３号风电机组，与　２４号风电机组的间距３７０—３８０ｍ（约３倍风轮直径），过　于紧密，尾流产生的附加湍流较大，从而导致２４号风电机　组的有效湍流强度超过一Ｔ　ＩＥＣ等级Ｂ。　后续应对２４号风电机组进行疲劳载荷计算，若载荷计算　四崮　Ｏ　３　结果未超过设计值，则可正常运行发电；若载荷计算结果超　过设计值，则可通过优化邻近风电机组的控制策略，以减小　２４号风电机组的有效湍流。如轮毂高度风速为９—１０ｍ／ｓ时，　若风向为１２０。扇区，关闭２５号风电机组；若风向为３００。　扇区，关闭２３号风电机组。通过牺牲小部分发电量，避免　２４号风电机组的有效湍流强度超标，从而降低疲劳载荷，　延长风电机组使用寿命。　．　—ｏ　５　ｌ０　ｌ　５　２０　１５　３０　图７　２４号风电机组的有效湍流强度随轮毂高度风速的变化关系　号一一其缮代囊柑漶蕞鏖—＿ｒ一风电帆蛆合威漕藏强盅　ｏ　结语　江苏响水海上２０万千瓦风电场的研究结果表明：　２Ｉｏ’　ｆ＼　一一‘Ｇｏ。　１８０。　。　。　。嚣释　。　。　（１）ＩＥＣ第三版和第三版第一修订版计算出的有效湍流　５　４　３：０　强度有明显差别。前者适用于定桨型风电机组，后者同时适　用于定桨型和变桨型风电机组，实际业务中应采用后者结果；　（２）大型风电场内排风电机组的湍流增强效应明显。　（ａ）轮毂高度风速为９ｍ／ｓ　一０一—风塔代囊蔫馥聂度—●一风电机衄台虞麓液蠹崖　０　”　／厂　．　，１　一一　～　…２１０　ｋ～　ｊ￣／５ｏ‘　——ＴＥＣ＂ＪＳ￣ｍＡ代嶷暗施■崖　～一—一ｌｂ【辱埋州ｔ袁请遗■鹿　ＩＥｃ辱馕ｃ代　魂吨强鹰　有蛙稿藏■度（　考｜薯天艇Ｍ电＊晴嚏蝌　）　（ｂ）轮毂高度风速为１Ｏｍ／ｓ　．　—１■。秆韩奠践■度【专蠢　氍Ｈ电　蕾馥增拦）　图８　２４号风电机组的合成湍流强度随轮毂高度风向的变化关系　ａ）轮毂高度风速为１Ｏｍ／ｓ　大型海上风电场应合理加大内排风电机组的间距，减少内排　风电机组数量，可缓解内边界层效应产生的湍流增强；　（３）因邻近机组的间距过于紧密，尾流产生的附加湍　流较高，２４号机组的有效湍流强度小幅超过ＩＥＣ等级Ｂ。　需进行疲劳载荷计算或优化控制策略，避免湍流强度超标。　本文对于大型海上风电场的风况评估、风电机组选型　６　ＩＩ　Ｉ６　２Ｉ　２６　３Ｉ　３６　４Ｉ　４６　５１　等工作具有一定的指导意义和应用价值。阳　（作者单位：张双益、胡非：中国科学院大气物理研究所大气边界　风￣Ｉ／６１Ｊｌ１．ｉ号　（ｂ）轮毂高度风速为１　５ｍ／ｓ　图６大型风电场湍流增强对各台风电机组有效湍流强度的影响　层物理与大气化学国家重点实验室：王益群：中国三峡新能源有限　公司：胡威：新疆金风科技股份有限公司）　９４　风能Ｗｉｎｄ　Ｅｎｅｒｇｙ