登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
随着中国风电产业的大力发展,我国陆上风电场项目的地形越来越复杂,项目场址的湍流流场与IEC61400-1标准中给定的湍流谱模型可能完全不同,这将使得风电机组的载荷及功率预测结果的可靠性大大降低。
本研究表明,在这类场址中,使用三维超声测风仪测风并配合专门的矢量算法程序,可以模拟出更符合实际的三维湍流风场,使场址安全性校核和发电量预测精度获得有效提升。
1、复杂地形风数据的精准测量技术
常规的风杯式测风仪仅能对测风塔处安装高度的水平面内合成风速进行测量,并进行十分钟平均风速与湍流强度的统计计算。限于其测量原理,风速受到轴的摩擦力、风杯的转动惯量、温度效应以及余弦响应等因素的影响,在低风速区、温差变化大、山地等复杂环境中精度较低、不确定性很大。
2、基于三维测风数据的矢量统计算法
三维超声波测风仪可以按照地面固定坐标系,采集三维风速分量时序(X、Y、Z为地面固定坐标系坐标轴)。对测得的三维风速,有标量法与矢量法两种方法统计十分钟的平均风速、湍流强度及平均风速的年分布概率,以用于风电场的年发电量估算及各机位点机组的功率曲线与载荷的仿真计算。
(1)标量法:先计算每个时间点的合成风速,再计算风速的平均值与标准偏差;
(2)矢量法:先分别计算地面固定坐标系下X、Y与Z三方向的风速分量平均值,然后计算十分钟平均风速的大小和方向,再以十分钟平均风速的方向为轴向,重新分解为轴向、横向及竖向的三个风速分量u、v、w,并计算三个分量的湍流强度。
由式(1)至式(4)可知,如果仅使用超声波测风仪的轴向和横向风速时序进行标量法统计计算,且不考虑测量精度差异时,则平均风速与湍流强度与风杯式测风仪的处理结果是相同的。
选取中国宁夏地区某风电场项目的三维超声波测风数据,应用标量法与矢量法进行十分钟平均风速与湍流强度统计计算,并对比两种方法的结果,见图4与图5。
图4 :标量法与矢量法计算得到的平均风速最大差异
图4可见,在低于9m/s的风速段,标量法计算得到的平均风速更高,最大差异达到矢量法平均风速的33%。在低风速段标量法结果的十分钟平均值偏差较大,这会对发电量及载荷的评估影响较大。
图5:标量法湍流强度与矢量法轴向湍流强度差值的日变化
图5可见,一天中大部分时间段内,标量法的湍流强度与矢量法的轴向湍流强度差异不大,但中午时段差异显著变大,且标量法的湍流强度低于矢量法轴向湍流强度。这主要是由于标量法仅考虑风速的变化,未计入风向的波动对湍流强度计算的影响,而中午时段气温升高使气流的对流与涡旋增加,导致风向波动增加,从而使得矢量法计算的湍流强度更高,更加准确。
图6:矢量法横向湍流强度与轴向湍流比值的日变化
图7:矢量法竖向湍流强度与轴向湍流比值的日变化
图6与图7显示了由矢量法计算的横向湍流强度及竖向湍流强度与轴向湍流强度比值的日变化特征。图中可见,横向湍流强度与轴向湍流强度的比值及竖向湍流强度与轴向湍流强度的比值在白天时段更高,也是湍流强度更大的时段,其中竖向湍流强度在中午时段增强更加明显。这与IEC61400-1标准中对轴向、横向及竖向湍流强度的固定比值有很大差异。所以在湍流强度大的,尤其是横向(V)和竖向(W)湍流强度大的地区,只有测量三维风速并按矢量法处理才能统计出实际风速情况,并依此进行载荷分析,才能保证风机安全性评估的有效性。
从图4至图7可见,三维超声波测风仪相对于风杯式测风仪,可以精确的获得湍流流场的三维特征,如果有多个空间点的三维超声波测风数据,还可以获得准确的空间相干模型。对于复杂地形,使用三维超声波测风数据,并应用矢量法处理才可以获得精确地湍流风模型,这对于对机组发电量、载荷的精确计算以及扫塔等风险预测至关重要。
3、基于三维矢量湍流场的极端阵风幅值精确算法
阵风是更短周期的风速波动,是小尺度涡旋作用的结果。IEC61400-1标准中即利用不同时间周期内风速变化幅值的相关性,使用十分钟湍流强度的代表值计算极端阵风幅值。
图8:阵风周期内的风速波动
图中阵风周期内的风速波动值Y通常使用正态分布建模,其分布参数σ与轴向十分钟标准偏差既有相关性,并且其相关性可以根据湍流功率谱计算。使用三维超声波测风仪可以得到更加精确的轴向湍流强度及湍流功率谱,因此可以计算基于风电场址湍流数据的精确极端阵风幅值。同样在不同高度布置三维超声波测风仪,还可获得更加精确的极端风切变结果。
4、复杂地形三维湍流风场精确建模技术
基于三维超声波测风仪可以得到三维湍流谱的实测结果,并可以基于实测数据进行精确的三维湍流风场建模。
目前用于风电机组载荷与功率仿真的三维湍流风计算的软件,比如OpenFAST的Turbsim以及Bladed的Define turbulence模块都基于Sandia National 实验室的 Veer P.S.在1988年发表的“Three dimensional wind simulation”的算法。该算法将湍流风的空间相干谱处理为实数矩阵,并叠加至功率谱矩阵中,这使得风轮平面各点的风功率谱密度与标准中要求的湍流谱功率谱密度产生差异,如图9至图11。
图9:U方向功率谱差异
图10:V方向功率谱差异
图11:W方向功率谱差异
图9至图11可以看出,基于Veer P.S.算法的软件不能生成与给定湍流功率谱模型一致的湍流风场,因此基于此湍流风模型进行载荷仿真与评估时,当与叶片、塔架等结构特征频率一致频率对应的风能量过高时,会导致结构载荷的高估,反之能量低于给定值时,载荷又将被低估。
鉴衡开发的三维风场生成软件,可以生成与IEC标准中要求的湍流谱或者实测湍流谱完全一致的三维湍流风场。这在基于场址测风数据的定制化设计或者适应性评估中意义重大,在功率曲线的测试及型式认证的载荷对比中也可以对输入的湍流风场进行有效修正。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
国际电工委员会可再生能源设备认证互认体系(IECRE)风能领域工作组会议(WE-SWG)将于2024年4月24日至25日在北京举办。本次会议由北京鉴衡认证中心主办,金风科技、明阳智能、中车启航、联合动力承办。会议将讨论制修订国际风力发电设备认证、检测实施规则,并开展国际风能领域技术合作交流。关于IECR
业内提到“以大代小”风电技改,主要关注的有两点:一是经济性,二是安全。2024年3月14-15日,在第三届风电运维技改大会上,北京鉴衡认证中心有限公司风能整机解决方案总监蔡志崧从安全角度出发,在大会上做了《“以大代小”项目机组选型安全性风险防控》演讲分享。北京鉴衡认证中心有限公司风能整机解
1月27日,可再生能源专家技术委员会(REETC)2024年年会在北京隆重召开,来自可再生能源行业上下游100多位专家领导以线上线下相结合的形式出席了会议。会上正式发布了2023年编写完成并通过审定的《边坡地形风电场风资源评估方法》、《陆上风电风资源技术可开发量评估方法》、《海上风电场钢结构防腐运
近日,运达股份陆上10MW智能风电机组WD230-10MW在河北张家口市张北县“鉴衡牡丹实验风电场”成功完成样机吊装,并展开测试。这是目前鉴衡认证已经开展测试的陆上风轮直径最大风电机组,再次刷新风电装备测试数据记录,引领风电机组研制开发迈上新台阶,促进产业高质量发展。决胜“沙戈荒”的重磅机型作
在汕头国际风电技术创新大会重点签约项目中,广东省风电临海试验基地是国际风电创新港建设的前瞻性工程。广东省风电临海试验基地是由广东电网公司投资建设的国内首个风电临海试验基地,旨在打造大容量海上风电机组“认证检测公共试验平台”。该项目远期规划8个测试机位,划时代开启中国海上风电试验领
北极星风力发电网讯,11月30日,在汕头国际风电技术创新大会上,汕头鉴衡检测认证责任有限公司、华润新能源(汕头)有限公司、全球风能组织(GWO)三方签署了《汕头国际风电创新港国际海上风电培训中心战略合作协议》。根据《汕头国际风电创新港国际海上风电培训中心战略合作协议》,各方将合作推进合
2023年10月16日-19日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京,聚焦中国能源革命的未来。本届大会以“构筑全球稳定供应链共建能源转型新未来”为主题,将历时四天
2023年10月16日-19日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京,聚焦中国能源革命的未来。本届大会以“构筑全球稳定供应链共建能源转型新未来”为主题,将历时四天
中国是世界上受台风影响最大的国家之一,根据气象统计数据,1949年以来登陆我国的台风已达700多个。我国东南沿海地区的海上风电场,在其全生命周期内要经历约100次台风过程。海上风电机组如何应对台风灾害、降低自然风险已然成为当今海上风电行业需要考虑的重要议题。在此背景下,金风科技与北京鉴衡认
北极星风力发电网讯,9月11日,中国政府采购网发布《江苏鉴衡检测认证有限公司“全尺寸大型风电机组叶片首台(套)重大技术装备试验验证平台”项目-全尺寸结构疲劳测试平台竞争性磋商公告》。项目概况“全尺寸大型风电机组叶片首台(套)重大技术装备试验验证平台”项目-全尺寸结构疲劳测试平台采购
近日,可再生能源专家技术委员会(REETC)《高边坡地形风电场风资源评估方法》项目工作组会议暨高边坡技术沙龙在京召开,会上,项目工作组就典型地形特征提取与高边坡分类、风参选取与计算分析、高边坡机位载荷计算方法研究、CFD建模与仿真计算分析、案例验证、工具化等六个子课题阶段性成果进行汇报,
你以为的风机,蓝天白云下悠悠转动、安安静静,事实上,其叶尖速度几乎与高铁时速相当,这噪音,想想高铁驶过耳畔的感觉便可略知一二。本身作为清洁绿色能源的风电,机组运行中产生的噪音、光影等污染一直是行业的一大痛点。如何通过技术手段打造贯穿全生命周期的环境友好型风电场,让“绿电”更“绿”
8月31日,老挝占巴塞省巴松项目测风塔开始测风,标志着云南国际在海外设立的第一个测风塔成功投运。该塔获取的测风数据将用于复核该区域风资源,为项目后续决策提供支持。当前,云南国际正积极推进老挝巴松风电场开发建设,项目位于老挝占巴塞省巴松县西部的高原边缘地带,距占巴塞省首府巴色直线距离
费钱、费劲儿、费时间……以往“人找风”的宏观选址做法正在被运达股份“驭能”云平台颠覆,分分钟就能更加精准、高效、低成本的圈定风资源,轻松实现“风找人”。风电场宏观选址,就是在风电项目开发前期,对一个较大区域内的风资源、建设条件和安全要求进行综合分析和比较,最终确定适合开发建设的区
近日,运达股份自主研发、具有完全自主知识产权的“运风”风资源计算评估公共服务云平台获得北京鉴衡认证中心权威认证,对实现我国风资源评估系统国产化、精细化、产品化具有重要里程碑意义。随着海上、大基地时代的加速推进,如何优化风场的机型配置和排布方案,以期获得更优发电量和经济效益?行业关
近日,可再生能源专家技术委员会(REETC)《高边坡地形风电场风资源评估方法》项目工作组会议暨高边坡技术沙龙在京召开。随着我国中东南部风电开发,山地风电场高边坡现象愈发普遍,尤其是中低风速复杂地形山区项目,存在影响风电机组发电量和安全性的风险。为解决这一技术难题,2023年年初,中车株洲
近日,运达股份自主研发、具有完全自主知识产权的“运风”风资源计算评估公共服务云平台获得北京鉴衡认证中心权威认证,对实现我国风资源评估系统国产化、精细化、产品化具有重要里程碑意义。随着海上、大基地时代的加速推进,如何优化风场的机型配置和排布方案,以期获得更优发电量和经济效益?行业关
8月10日,运达股份自主研发的“运风”风资源计算评估公共服务云平台获得北京鉴衡认证中心(以下简称:鉴衡认证)权威认证,对实现我国风资源评估系统国产化、精细化、准确化发展具有里程碑意义。相关阅读:运达股份“运风”将正式发布!探寻微观选址未来通过对“运风”平台的风电项目风资源计算、大规
自2020年9月我国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”的“双碳”目标以来,新能源发展进入了快车道。“双碳”目标的提出,对包括风电在内的可再生能源既是机遇,也是巨大挑战。在风电项目建设中,风资源评估是不可缺少的核心环节,只有高效、精准的资源评估,才能最大化提升项目发电量、最大程
近日,鉴衡认证中心为“金风科技风资源评估技术”颁发技术评估符合证明。这是国内风资源评估领域首个技术认证。在满足国家和行业标准基础上,金风科技细化了风资源数据处理和分析的技术环节,完善了发电量、机位点风况参数、折减系数及不确定度的具体计算方法,并填补了现行标准中“流场仿真技术规范”
1.风电SCADA系统概述风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式,在世界各地得到了广泛的应用,一般一个风电场由几十台到几百台风电机组及其配套系统构成,要方便地管理这些风电机组,就需要使用到SCADA系统。在风电场的运行中,SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition,监控与数据采集)系统扮演
引言风电叶片是风电系统的核心部分,造价成本占机组成本的20%以上,它的转动可以将风的动能转化为可用能源。叶片基体材料主要是环氧树脂和不饱和聚酯树脂,环氧树脂由于其优良的力学性能、耐热性能、与纤维界面的黏结性能及成型工艺性能而成为风机叶片最为主要的基体材料。叶片在高空、全天候条件下工
汕头国际风电创新港协同创新基础设施项目超大型风电机组电气及动力学综合研究中心试验台及其相关土建公用工程初步设计技术服务中标候选人公示公示编号:SZBHX202403260048号汕头国际风电创新港协同创新基础设施项目超大型风电机组电气及动力学综合研究中心试验台及其相关土建公用工程初步设计技术服务(
北极星风力发电网获悉,3月26日,香港理工大学与先进能源科学与技术广东省实验室阳江分中心(阳江海上风电实验室)签订合作协议,共同成立联合研究中心,加强粤港两地在离岸海上风力发电工程领域的科研合作。该研究中心将由香港理大土地及空间研究院及阳江海上风电实验室共同运营及管理。
2023年的中国风电技术创新,基本延续了前一年发展态势与路径,仍以通过机组大型化进一步降低海上风电与陆上风电开发成本为主,研发面向未来新市场需求的产品技术为辅。其中,大型化的主要着力点包括“高、大、长”三个方面,也就是塔架高度进一步提升,单机容量稳步增大,叶片长度持续增加。在高塔架技
近日,由邓屹博士团队设计的新型景观型机组“小风机树”正式通过实证,标志着组合型风机成功开展了突破性尝试。小风机树在设计创意上和技术上均实现了创新性突破。其设计灵感来源于自然界中的树木形态。通过模拟树枝的分叉结构,研发团队成功将多个小型风力发电单元整合在一个树状结构上,实现了空间的
科技创新引领风电高质量发展王同光中国可再生能源学会副理事长兼风能专业委员会主任,南京航空航天大学教授2023年,中国风电行业续写高质量发展新篇章,在科技创新、供应链建设、风电开发、能力建设等方面不断取得新的突破,推动行业发展不断迈上新的台阶。2023年,我国在大容量风电机组研制方面继续强
近日,由上海能源科技发展有限公司(国家电投集团风电产业创新中心)牵头申报的“超大型深远海漂浮式风电机组基础关键技术及应用”项目正式获批立项,实现了国家电投风电领域在国家重大科技项目方面的首次突破。该项目由上海能源科技发展有限公司(国家电投集团风电产业创新中心)牵头,联合国家电投集
1月21日,三一重能131米陆上风电叶片在巴彦淖尔零碳数智产业园成功下线,刷新全球最长陆上风电叶片纪录。先进技术创新应用叶片长度增加,对刚度、强度等要求也就更高,否则会造成失速和经典颤振等气弹问题,导致叶片振动增大,严重时会发生断裂。为了避免“大长柔”叶片气弹问题,本次下线的三一重能SY
近日,东方风电叶片数字化生产车间通过验收,标志着行业内首套叶片生产信息化(MOM)系统诞生,东方风电叶片产业数字化转型实现新突破。据悉,东方风电叶片产业于2023年成立多个“数字化车间攻关组”,快速推进信息化系统建设、自动化和智能化装备试用,助力实现车间数据集成与统计分析。目前数字化车
北极星风力发电网讯:从外媒获悉,全球首个漂浮式海上风电场将因“大修”而关闭。挪威国家石油公司(Equinor)将在今年夏天将该风电场的五台西门子歌美飒风机拖到岸上进行“大规模维护”,之后再重新安装就位,整个过程将耗费4个月,并将中断自2017年以来在彼得黑德24公里处运营项目的电力输出。据了解,
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!