在風(fēng)資源分析過程中,湍流一直是一個重要的指標(biāo)。目前湍流強(qiáng)度的分類,遵循IEC第三版和《低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型導(dǎo)則》規(guī)定,接下來將對兩種湍流指標(biāo)進(jìn)行分析。
一、什么是湍流
湍流是流體的一種流動狀態(tài)。當(dāng)流速很小時,流體分層流動,互不混合,稱為層流,也稱為穩(wěn)流或片流;逐漸增加流速,流體的流線開始出現(xiàn)波浪狀的擺動,擺動的頻率及振幅隨流速的增加而增加,此種流況稱為過渡流;當(dāng)流速增加到很大時,流線不再清楚可辨,流場中有許多小漩渦,層流被破壞,相鄰流層間不但有滑動,還有混合。這時的流體作不規(guī)則運(yùn)動,有垂直于流管軸線方向的分速度產(chǎn)生,這種運(yùn)動稱為湍流,又稱為亂流、擾流或紊流。
形象的圖示如下:
圖1:流體的狀態(tài)示意圖
二、兩種湍流指標(biāo)分析
為最大限度利用風(fēng)電場中的風(fēng)能資源及保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行,IEC61400-1第三版對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的等級分類參數(shù)做出了要求。見下表:
表1:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等級分類參數(shù)(IEC第三版)
實(shí)際分析風(fēng)資源過程中,我們采用測風(fēng)塔15m/s的湍流代表值來判斷風(fēng)電場內(nèi)的湍流水平,以此作為風(fēng)機(jī)選型的依據(jù)。
但是,近年來低風(fēng)速風(fēng)電發(fā)展迅速,可開發(fā)風(fēng)速不斷下探。因此國家能源局于2017年8月1日實(shí)施的《低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型導(dǎo)則》(NB/T 31107-2017)能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。其中對低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等級分類參數(shù)做出了新的規(guī)定,見下表。
表2:低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等級分類參數(shù)
注:I10——風(fēng)速為10m/s時的湍流強(qiáng)度值,為1.31×Iref。