荷兰应用科学研究院：风场控制能提升风机整体寿命 并极大地降低运维成本

风场控是未来的方向，我们是隶属于荷兰科技研究院的单位，建立与1932年的荷兰国家级的研究中心，在1955年的ECN，当时是作为一个核能研究中心，来建立的，主要是应用于核能的研究，那么，到了70年代当时欧洲发生了第一次石油危机的时候，我们研究风能和其他一些可再生资源，1990年我们和TOO合并，当时我们也成为荷兰一个最大的可再生能源研究中心。2018年10月18日，荷兰应用科学研究院/荷兰能源研究中心高级商务经理、资深顾问皮特·瓦纳在“风能综合技术研究”分论坛发表了题为“风场/风机控制”的主旨演讲。

以下为演讲实录：

我叫皮特·瓦纳，我的单位是荷兰能源研究中心，我的话题就是风场控制，不仅意味着风机的控制，我们认为风场控是未来的方向，我们是隶属于荷兰科技研究院的单位，建立与1932年的荷兰国家级的研究中心，在1955年的ECN，当时是作为一个核能研究中心，来建立的，主要是应用于核能的研究，那么到了70年代当时欧洲发生了第一次石油危机的时候，我们研究风能和其他一些可再生资源，1990年我们和TOO合并，当时我们也成为荷兰一个最大的可再生能源研究中心，那么我们现在有TNO有超过三千名雇员。

今天我想跟大家聊的主题就是风场的控制，通常来讲，风机在我会后会跟大家分享我的PDF格式，大家现在只需要听我讲就可以了。这个风场就像是一个交响乐团一样，需要有一个总体的指挥。我们的作用就是当这个指挥。去很好的控制风场。只有经过很好的指挥整体风场的优势才能充分的发挥。

我们需要有强有力的总体控制才能够实现电力的最大发电量。并且将疲劳荷载降到最低，我们有两种方式降低尾流的控制，一方面我们需要有尽可能多的气流流向后排的风场。第二种方式也是最重要的一种，就是控制这个扇面，就是以扇面的方式进行控制，这样子可以提高30%，给它一定的角度的偏写，这样子来减少下游湍流。降低下游的疲劳荷载。ECN对于我们每年的年发电量进行了计算，在下面的右图大家可以看到我们这种方式的验证，这张图显示我们当时的计算是非常准确的跟实际后来的运用是非常贴近的，在没有CFD的同时呢，尤其是在海上，我们花了两天的时间来计算这个尾流的损失以及发电量的关系，同样大家也可以在下图中看到正常的气流得到了恢复。在风机后9到10米的距离就已经恢复了，那么在中国往往风机的三到四米的间距，所以它的这个尾流就是非常大的，那么它的疲劳负荷也是非常大的。

基于我们的风场设计以及我们的风机类型，ECN计算了三种，那么大家可以看到我们的这个表格，我们去衡量了所有的进入的气流，我们不断地去衡量，去收集各个设定点的数据，那么对于整个的风场来讲都需要，我们每一秒都需要进行监控，每一秒每一分钟，所以最终我们还要，我们每一分钟对它进行实时的监控以及角度的变化。

现在欧洲正在运行的风场相面当中，我们测定了这些实际的，在这些实际的风场中验证了我们的概念，我们在不同的风力的风响和风速之下进行了验证，我们测定了这个夜间还有扇面的面积，我们测定了这个负荷的模块。我们对这个方法进行了模拟，有一个项目叫做（英文）它有60台风机，对于这个（英文）有很多细节不是很清楚，所以我们使用了5台5兆瓦的风机作为参考的风机，它的间距大概在7D。

结果我们的验证结果显示，一方面能够增加电能的产量，同时还能减少这个尾流的损失，每年大概在3%左右，而基于扇面的方法可以减少13.5%，那么对于尾流的控制的减少是非常明显的，现在我们用不着去关闭这个风机。对AEP这种方式一方面我们要看到这个风场整体的效果，这个扇面面积产生的疲劳的负载略高于尖端的疲劳荷载，为什么会这样呢？大概它的疲劳荷载会降低15%，平均来讲它的这种疲劳荷载会转向其他的风机，另一方面在于疲劳荷载能够极大地降低，平均来讲主要是由于我们极大地消除了湍流。因此我们可以看到极大地增加了，大概增加寿命的15%到20%。如果整体的寿命是20年的话，可以极大地降低我们运营和维护的成本。