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术语表 · 风电

尾流效应

风机下游风速降低、湍流增强的现象,会降低后排风机的发电量并增加其疲劳载荷。

风机提取能量后,身后会留下一道风速更低、湍流更强的尾流。紧挨风轮后方,风速亏损可达 30–50%;周围气流混入后尾流逐渐恢复,但要经过好几倍风轮直径(D)的距离。功率与风速的三次方成正比,所以风速亏损 10%,下游风机的出力就会减少约 27%。

布局的经验做法是:主导风向上间距 5–9 D,垂直风向上 3–5 D。阵列(尾流)损失占年发电量的典型比例:

  • 陆上风电场:5–12%
  • 大型海上风电阵列:10–20%;Horns Rev 和 Lillgrund 的实测显示,风向与排列方向一致时,个别排的损失达 30–40%

海上表面粗糙度低、大气层结稳定,混合较弱,所以尾流持续得更久。卫星 SAR 图像和德国湾的研究显示,风电场群的尾流可延伸 30–60 km,一座风电场会拉低邻近风电场的发电量,这已经成为北海海域规划中的问题。

工程模型有 Jensen/Park(礼帽形亏损)、Bastankhah-Porté-Agel 高斯模型和 FLORIS 框架(NREL);复杂情况则用大涡模拟。主动尾流转向是用偏航系统让上游风机偏离风向几度,现场试验表明能把风电场出力提高 1–3%。

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  • 海上风电

    安装在海上或大型湖泊中的风机,通常采用固定式基础,水深最多约 60 m,利用比陆上更强、更稳的风。

  • 功率曲线

    轮毂高度风速与风机电功率之间的关系,结合风速分布可估算年发电量。

  • 偏航系统

    让风机机舱绕塔筒轴线转动、使风轮始终对准来风方向的电机、齿轮、轴承和制动器。

  • 以大代小(Repowering)

    在现有场址用更新、通常更大更高效的技术替换老旧发电设备,最常见于运行 15–25 年后的风电场。

  • 容量系数

    电厂在一段时间内的实际发电量,与按额定容量满发同样时间的发电量之比。