内蒙古工业大学教授汪建文：重视微观选址比单一提高风力机效率收益更可观

在选址的时候，经验法则是很重要的，一般选址怎么样，距离的高度怎么样，风速怎么估算，塔高、屋顶规则，到了最后这一步就是精准的精算。2018年10月18日，内蒙古工业大学能源动力学院教授汪建文在分论坛“全国中小型风能设备行业发展研讨会”上致辞。

以下为发言实录：

感谢学会给这么一次机会，这是在9月份最后一次会议，都教授已经介绍了这个项目整个情况，我也从技术这个角度，因为参加了有一些体会，首先它有很多的任务，27是唯一的小型风力机方面的事情。

都教授说从2009年到2018年，十年了，我们风能学会是2012年加入的，我们学校是2013年加入进去的，这个项目要求每年两次面对面会议和两次视频会议我基本上能够不能够完全保证，从2013年以后参加过一些，包括和秘书长多次也接触过一些，也帮助他们算了一下台湾科技大学里面的老楼问题，这个东西特别困难，强扰动区域你的计算跟测试点完全对应，计算是实测状态和时空点完全不一样，另外刚开始我们参加得比较多的有20多个，这是国际上，到最后看写报告的只有11个。这是11个在报告里面写的，另外参加的一些人包括我们台湾大学的。

第二个谈一下项目目标，其实我们是想对国际标准，第四版要进行修订，对小型风力机这里面的技术参数要求进行补充修订和解说，另外还要拿出一个微观选址的实用指南来，把这些达到了标准和获得了认证，但是尽管这样过去还是发生了一些故障，那就意味着什么，我们人类之前所做的事情没有完全地理解。包括实际后面我也想到了，就是说刚才我们说标准四的时候，是要求二倍的高度能不能安装，那只是一个宏观的建议，微观的可不是这样，现在风能大会年年都做微观选址，在我看来仍然是宏观选址，50米一个点，意味着什么，过去甚至是50公里一个点，那你知道那个点的地形高度和上面的风资源变化吗？我们应该做到什么？准确地就是我这儿的微观选址做的计算就是几个厘米，那么范围到了什么程度，几百米的范围，计算量大概有多大？建筑物如果是一百米乘一百米，至少是6到8倍，一百米尺寸的建筑物就七八百米了，你这个网格数字几百万、上千万了。我这个就是说的什么，精准的计算和定位。所以我们整个这次参加完了感受要精准地考虑，但是精准的考虑能写到标准里面吗？只是建议让大家做一下数字计算CFD，大家以后的报告可以看到。

第三个项目的目的，实际上有三个，更好地帮助理解结构局限性，我们在设计风力机的时候我们以前考虑的数据并不准确，比如说风切面指数原来阿尔法指数是比较小的，现在我们扩大了，经过多个国家的认证，包括我们在会议上提出其中有一次面对面，也是我们测试的草原平台阿尔法数据是0.3，跟国外完全是吻合的，正因为测试吻合了所以才修改的这些。另外收集强湍流场的测量、计算和模型给出了建议。第三个提出了全新的设计风力机的办法。

第四个项目成果，小型风力机的技术报告，在技术报告里面有哪些内容呢？有这些内容，首先是湍流流场的描述机和建议，对一般模型选择给出了建议性的指导湍流的描述是什么呢，增加了新的观念和认识，尤其这点过去是忽略的在大气气象由于地面温升造成了气流的温暖，小风机的概念是什么呢？从不是现在的小风机，不是过去四五十年前我们像内蒙古，我们当时推的就是50瓦、100瓦，现在都是几千瓦，有的独立式的，说社区分片允许大风机，但是不要成片，成片就是成场了。所以我们安装风力机的高度也发生变化，在理查森数的时候也要考虑，我们作为工业大学也做了相关的分析，包括现在能源基地安装了很多的测试的风场的流速风速，够不够？还不够，还沿着70米的塔高还测量温度的差异，不光是风速风量测量，看看温度产生的情况究竟是什么样的。

另外结构设计中技术建议，我是按照内容，按照技术报告里面的目录来列的，结构设计中有哪些呢？振荡在湍流的有振动问题，有疲劳损伤的问题，有极端风向变化时候的计算问题，还有日本提出来的VAWT简化负载模型建议，这个我觉得都很好。另外看看第二个成果报告是什么，强湍流区小型风力机的微观选址专家组的建议报告，在这个报告里面又有哪些内容呢？有些内容是小型风力机场地、对城市和屋顶用地，对城乡结合部的情况。比如适宜的位置有哪些，我们先做一些初始方法，也就是在报告里面给出初始方法，通过初始方法给出你的位置评估，比如业主要想选址怎么办，业主的选址有一部两部三部，这是它曾经说过的这张图实际上就是都教授刚才说的，什么建议呢，一开始他们这个上面建议写的很笼统，不太科学，是风力机最低端不要进入2倍，进入2倍的行吗？我觉得关键也行，看你的风力机质量好坏，要是质量好，可能扛得住湍流区域，你可能选择在加速区，加速区就是这个地方的风速要大，来流风速是5米，你要是选择加速区可能是6米，6米算一算加速了多少呢？功率提升是非常大的，另外湍流强度分三级，承接我们在湍流强度里面也做了修正，IEC里面的-2里面，过去是I15，现在是I5，15就是15米高度的湍流强度，现在可以降一降，5米时候的湍流强度看看怎么样，因为小风机装的相对比较低，这都是新的信息带给大家。

另外如果在悬崖上是垂直情况怎么样呢？我这里面的内容很多，同时在这里面对它的位置的量化，风速梯度变化描述情况，阿尔法指数在这个里面是怎么样的，这些指数选择都是经过近十年不同地区，不同学校，不同的单位经过大量的实验分析得到的，修改每一个数据的时候，像草原上这些数据都是我们达到共识才往上写，没有共识有争议的是不会往上写的。

同时在选址的时候，经验法则是很重要的，一般选址怎么样，距离的高度怎么样，风速怎么估算，塔高、屋顶规则，到了最后这一步我要说的就是精准的精算，所以我有一个感受，如果我们每一个小风机厂家或者是用户在开始的时候稍微花点钱，尤其是大学，你知道拿工资从哪来，我们工资都是教学，我们搞科研是业余的，你们稍微花点钱，不多的情况下，可以为大家服务计算，几年下来了，在这个时候你们稍微花点小量的钱，把风机的位置还有风向，还有风资源整个情况，全年发电量选好了，它的出力要比你搞小型风力机提升自身的效率得到的好处多得多，大得多，这是我的感受。当然，要花一定时间，做一个小风机的计算，不是10天8天就做完了，

这个好像都教授没有说，案例很多。内蒙古工业大学的案例，我曾经多次介绍过，这个案例比如建筑物屋顶风湍流特性的流场特性，尤其是提到了加速因子，可能这一点他们一般行为，我说的加速因子就是刚才说的，你选择了好的风力机出力大，但是湍流强度可能要高了，但是湍流强度高，只要风力机做得好，有的抗台风都可以抗，这就看你怎么均衡了。另外建筑群的布局，建筑物密度，密集的建筑群也做了计算，同时最开始的起步是张北地区的简单建筑物做的，我们做了数字模拟计算，另外在工业大学里面还做了一个工程技术楼的B座，做了这么一些工作，曾经还跟左理事长他们合作了，但是因为测试点上不去，也不好对应，所以没有进行下去。

IEC这是我们的成果，这是我们的屋顶形状对建筑物微观选址，金字塔屋顶、三角形屋顶、斜屋顶、平屋顶。同时如果排列的时候是一排一排，一行一行，我们这个叫顺排，还有错排怎么样，考虑错排情况怎么样，我们也分析了。这个就是对工业大学建筑群，这是组合的建筑群，这是一个建筑群大概是这个样子，刚才我已经说了，长宽高是多少，长是60米，宽是100米，高是20米这样一个建筑群做了一个比较细致的计算，数字模拟和试验进行对比。成果评价怎么样，IEC现在执行的专家就是原（英文）的负责人，他曾经说过，最早2013年拿到，我做了计算了，数字模拟计算，他说这是我见到最好最漂亮的计算，现在执委会西班牙（英文）他评价我们做的一些情况。另外这个成果发表了，我们并不是特别强调诺贝尔，曾经在可再生能源能源杂志，应用杂志，在国内的太阳能学报、工程热物理学报、机械工程学报发表论文。

最后讲几点体会。第一个体会就是能够进入这个项目里面最应该感谢的就是贺总，贺总曾经就找过我，说你们内蒙古工业大学，这么多年能不能加入到这里面做一点事，所以曾经说过两次这个事。第二个我们整个IEC是由中国风能协会牵头代表国家队进去的。第三个特别感谢自始至终，我们的都志杰教授陪伴，有困难的时候推着我们前进，也到我们课题组指导过我们实验，指导过研究生。第四个感谢我们农机协会风力机分会，我记得在这儿讲我Task27相关的科研成果，特别感谢。

另外做这些事情干什么？我们只要是国际标准的制定，技术规则的制定，通用的规范和了解国际上发展动态，就是人家做到什么程度了，为什么我们的产品出去有关口，这个关口就是大家要坐下来共同认识一个规则，检测的规则，认证的规则，对做事情的准则，把这件事情大家统一好了，因为认知度统一了，你的东西出去以后就好交流了，好卖了，所以我感觉这个是比较重要的。

最后我谈坚持，最后为什么能够坚持下来，主要是项目没钱，自己掏腰包，一年两次会，面对面会议，视频会还能参加，但是面对面肯定达不到，为什么呢？不方便出境，另外你做事情不能半途而废，再困难也要咬紧牙关，只要通过这个，我们的眼界开阔了，我希望我们做的事情为风力机发展事业，往前推动一步，我感觉到深深的体会，我做的这些工作微观选址你稍微做一点，比你单一的风力机提高得到的收益大得多，谢谢大家。