在風(fēng)資源分析過(guò)程中,湍流一直是一個(gè)重要的指標(biāo)。目前湍流強(qiáng)度的分類(lèi),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(lái)將對(duì)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(dòng)狀態(tài)。當(dāng)流速很小時(shí),流體分層流動(dòng),互不混合,稱(chēng)為層流,也稱(chēng)為穩(wěn)流或片流;逐漸增加流速,流體的流線開(kāi)始出現(xiàn)波浪狀的擺動(dòng),擺動(dòng)的頻率及振幅隨流速的增加而增加,此種流況稱(chēng)為過(guò)渡流;當(dāng)流速增加到很大時(shí),流線不再清楚可辨,流場(chǎng)中有許多小漩渦,層流被破壞,相鄰流層間不但有滑動(dòng),還有混合。這時(shí)的流體作不規(guī)則運(yùn)動(dòng),有垂直于流管軸線方向的分速度產(chǎn)生,這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為湍流,又稱(chēng)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(chǎng)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(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的等級(jí)分類(lèi)參數(shù)做出了要求。見(jiàn)下表:
表1:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等級(jí)分類(lèi)參數(shù)(IEC第三版)
實(shí)際分析風(fēng)資源過(guò)程中,我們采用測(cè)風(fēng)塔15m/s的湍流代表值來(lái)判斷風(fēng)電場(chǎng)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(lái)低風(fēng)速風(fēng)電發(fā)展迅速,可開(kāi)發(fā)風(fēng)速不斷下探。因此國(guó)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(duì)低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等級(jí)分類(lèi)參數(shù)做出了新的規(guī)定,見(jiàn)下表。
表2:低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等級(jí)分類(lèi)參數(shù)
注:I10——風(fēng)速為10m/s時(shí)的湍流強(qiáng)度值,為1.31×Iref。