尾流效應的存在會導致風電場下風向風能減少，流場湍流度增加。坐落在下風向的風電機組的風速低於坐落在上風向的風電機組的風速，風電機組相距越近，前面風電機組對後面風電機組風速的影響越大，這種現場稱為尾流效應。
基本介紹
- 中文名：尾流效應損失
- 外文名：Wake effect loss
- 一級學科：工程技術
- 二級學科：電力工程
- 定義：尾流效應引起的風能損失
- 尾流效應：在風機下游形成風速下降的尾流區
定義,尾流效應,損失影響,對風機布局的影響,
定義
尾流效應損失是指由尾流效應引起的風能損失。尾流效應造成的能量損失對風電場的經濟性有著重要的影響，當風力發電機組完全處在尾流區域運行時，功率損失可達30%到40%。
尾流效應
尾流效應是指風力機從風中獲取能量的同時在其下游形成風速下降的尾流區。若下游有風力機位於尾流區內，下游風力機的輸入風速就低於上游風機的輸入風速。尾流效應造成風電場內風速分布不均，影響風電場內每颱風電機組運行狀況，進一步影響風電場運行工況及輸出；且受風電場拓撲、風輪直徑、推力係數、風速和風向等因素影響。
隨著風力發電技術的不斷進步,風力發電機組的單機容量在不斷增大，與此同時風機的葉輪直徑也在不斷增大。在一個較大型的風電場內,開發商為了提高土地利用率,會希望在有限的土地上安裝儘可能多的風力發電機組，從而獲得儘量多的發電量，這時就需考慮風力發電機組之間的距離取多少最為合適，尾流效應是決定風機間距離的一個至關重要的因素。當一颱風力發電機組處在上游風力發電機組的尾流區域裡運行時，其發電功率會受到極大的影響，研究表明該風力發電機組的結構疲勞也會受到影響最終導致使用壽命的降低。當自然風吹過風力發電機組時，風機會吸取風的部分能量使其速度降低，速度降低的同時風的湍流強度會有所增加，下游風力發電機組就會因此受到影響。
損失影響
氣流在經過風電機組葉片時，由於風電機組把一部分風能轉化為電能，根據能量守恆原理，氣流能量會減小，實際上風電機組的葉片對風速有阻擋作用，在風電機組的下風向會產生類似輪船尾流的效果，該區域會產生較大的湍流，同時風速也會降低。
風電場的風電機組布置應考慮到風電機組之間的尾流影響，風電機組之間的距離至少保證3倍的葉輪直徑，在主風向上，風電機組之間的距離應更大一些。
國外有研究成果表明，對單颱風電機組，在風輪2D~3D的順風中心處（D為風輪直徑），風速減小35%~45%；在距離8D處，風速減小10%。尾流的直徑在距離風輪8D~10D為2.6D~2.8D。對於行距為8D~11D，列距為2D~3D的布置，第二排的能量損失在10m /s時為8%~20%。
對風機布局的影響
在風電場中，氣流流經風機時，風機葉片對氣流的阻擋作用使流場在流經風機後發生變化，使得風機的下風向產生尾流的效果，在尾流區域內氣流會產生較大的湍流，同時風速也會降低。尾流效應不僅影響年發電量，還會使風機葉片所受到不均勻的升力、阻力，降低風機的壽命，從而降低風電場的經濟效益，因此，尾流效應是風電場微觀選址的主要考慮因素之一。
減少風機間尾流效應最直接的辦法就是增大風機間距。但是對於實際風電場而言，無限制地增大風機間距是不可能的，因為風機布局還須考慮風電場規劃、場內土地利用率以及電網連線的限制。要針對不同地形的風電場確定最佳的風機布局形式。
尾流效應的存在會導致風電場下風向風能減少，流場湍流度增加，進而影響風電場中位於下風向風機的效率和風輪的使用壽命。賈彥等對尾流效應研究現狀進行了概述，利用WASP軟體以及風資源數據進行風電場模擬計算，將上下游風機之間間距以及上下游風機連線與主導風向的偏向角作為風機定位坐標，建立了分別由2台、3台、4颱風機組成的模型並進行計算。比較在不同風機布局的情況卜，風電場內每颱風機和風電場的年淨髮電量以及尾流損失值隨風機布局的變化趨勢。對比計算結果得出風電場機組布局中風機之間的最佳間距和偏向角的定量值，確定風機尾流效應分析在風電場內機組布局中的重要性，為最佳化風電機組布局以及提高風電場風能利用率提供理論依據。
