文 | 沈洋，娄尧林

风电场尾流管理与优化

文 | 沈洋，娄尧林

如何在风电场级别提升能量产出，近年来已成为业界的一个热点，但关于场级控制及能量优化的研究在国内并不多见。风电场尾流是影响风电场发电量的一个重要因素，当前通用的一个做法是在选址时利用PARK等软件工具，根据风电机组轮毂、风玫瑰图、韦布尔分布和不同方向的粗糙度，计算出机组间的尾流影响。据估计，按照以上方法布置机组时，由于风电场尾流影响，将使得总发电量减少5%。

因此，通过寻找一种后期优化改进方案，显得十分必要。

风电场尾流物理模型

空气气流在通过风电机组风轮后，一部分转化为机械能，另一部分气流流速下降并以旋转方式形成尾流。目前，水平轴风电机组的通用气动模型是采用所谓的“致动盘和流管”理论，我们将对此作一个简单的回顾。在此基础上，通过对经典模型进行升级和改造来引入一个新的气动模型。

一、 Froude经典模型

R.E. Froude 于1889年提出“致动圆盘和流管”理论（Actuator Disc &Stream Tube），用来对真实风轮进行数学建模（如图1所示）。

“致动圆盘和流管”理论假设圆盘为一均匀、同一的结构体，圆盘面积为A（等于风轮扫风面面积），空气流动稳定、平滑，并根据空气在流管内外所处位置分为上游、致动圆盘、尾流下游三个部分。

设上游处的风速为U，轴向诱导因子为a，则致动圆盘处流管内的风速为U（1－a），尾流下游处的风速为UW，流管外风速一直保持为U。另外，尾流下游处的气压记为p0，圆盘……