2023年10月16日-20日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構(gòu)筑全球穩(wěn)定供應鏈 共建能源轉(zhuǎn)型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關于“全球風電產(chǎn)業(yè)布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發(fā)展前景”“國際風電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

10月17日上午，運達股份潘航平在“風資源技術論壇上”發(fā)表了題目為《大型風電基地運行尾流評估及其對大基地開發(fā)的啟示》的主旨發(fā)言。

以下為演講全文：

各位領導同仁上午好，我是潘航平。今天有幸和大家分享《大型風電基地運行尾流評估及其對大基地開發(fā)的啟示》，演講從五個方面展開。

首先是背景介紹，大家對宏觀的政策背景比我更加了解，國家能源局頒布的“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃中提出，我們要以重大基地開發(fā)支撐發(fā)展，作為“十四五”期間可再生能源發(fā)展的規(guī)劃。主要的任務是要大力推進風電和光伏發(fā)電基地化的開發(fā)，為此國家也是規(guī)劃七大陸上新能源發(fā)電基地。

根據(jù)水規(guī)總院今年上半年剛剛發(fā)布2022年中國可再生能源發(fā)展報告中指出，三北發(fā)揮區(qū)位資源的優(yōu)勢，這個是當前大基地開發(fā)的現(xiàn)狀。

做大基地的開發(fā)，免不了要對基地的尾流進行評估。這里我引用華潤譚總分享過的一篇報告，這是中部平原的項目，主風向是南北風，當行間距超過20米，尾流的影響非常小。然而這個風場的實際運行狀況顯示，行間距超過30米仍然有非常嚴重的尾流損失，后排的尾流損失將會逐漸的增大。

下一步是軟件中所用的尾流模型，以pack模型為代表的模型，仍然是當前主流商業(yè)軟件中首選模型，部分商業(yè)軟件疊加其他的尾流形式，以考慮對機組的影響。剛剛朱總講到他們的尾流疊加模型，也是幾何疊加的形式。大規(guī)模蜂巢尾流模型風電機組不僅僅是對風況做出反應，同時也是風況的部分，由于風電機組從空氣中獲取動力，它就會受到干擾。

分為四步，場區(qū)進行求解、邊界層擴散、邊界層修正、尾流損失計算。從公式當中可以看出，場區(qū)等效粗糙度直接取決于風機輪轂高度和排列間距、水平間距等等。

從邊緣層高度計算當中可以看出，直接取決于風電機組到邊界的距離。這幾個關鍵參數(shù)會講到為什么這么關鍵？它對這個模型的影響是什么？以這張圖為例，項目展示三個參數(shù)，包括平行主方向的間距SD、SC，另外以某一個風機為例SBL關鍵的參數(shù)。

拿到新的模型后，自然而然會對模型做精度的驗證。驗證的案例是丹麥海上風電場，比較出名的是這兩張照片（PPT），可以說是風電行業(yè)當中傳播非常廣泛的照片，這個風場是非常規(guī)則8×10，由于排布非常規(guī)則，所以也是做尾流研究非常好的案例，方向選取270度以及220度作為尾流損失的驗證。

我們從多篇文章當中取案例，包括不同的風速和不同風向下，有針對風速和功率。從7個表格當中可以看出，常規(guī)的模型無法模擬出風電機組排多，下游增大的情況，大型風場尾流模型可以模擬出這樣的效果。根據(jù)這樣的模擬結(jié)果可以得出來一個結(jié)論，大蜂巢尾流模型能夠在規(guī)則排布的情況下，可以為規(guī)則排布的大型風電項目模擬提供一定的參考。

但是蜂巢是非常規(guī)則的排布，而我國實際風電場項目很難達到規(guī)則排布的效果。接下來看一下大規(guī)模蜂巢尾流模型實際的情況。

第一個案例是我國的西北地區(qū)，這個項目排布400多臺機組，地貌類型是戈壁荒漠，平均海拔是2830米-3000米，主方向是西峰到西北風，隨著西北方向風電場逐漸的擴建，導致東南機組發(fā)電量遠低于初設值，在場區(qū)內(nèi)立兩座雷達做評估。其中雷達有兩個，紅色的點位于場區(qū)的中間，可以說受尾流影響非常深，藍色的雷達2距離機組非常遠，可以認為不受場區(qū)的尾流影響。

以雷達2為參考，雷達1做雷達之間的推算，以互推去做，分別用pack和大蜂巢尾流模型推算，并且要求的是篩選出兩座雷達，風向都集中在292度風向數(shù)據(jù)做推算。推算的結(jié)果大家也可以看到，Pack模型低估了尾流的效應，大規(guī)模尾流模型可以模擬出效果，風速誤差也是非常小的，尤其是風機常用的輪轂高度誤差非常小。

第二個是我國華北地區(qū)的項目，項目分三期進行開發(fā)。一期機組是東邊紅色區(qū)域，二期機組是綠色區(qū)域，三期機組是藍色區(qū)域。其中一期細分為三種機型，容量也比較小，綠色是機型2，藍色的是機型3。

其中，項目一期已經(jīng)并網(wǎng)發(fā)電，二期、三期還沒有并網(wǎng)發(fā)電，從效果來看機型1是小機型，常規(guī)的經(jīng)驗是不是小機型小時數(shù)大于這個？但實際上不是這樣，反而是機型2小時數(shù)比機型1要高，低估了下面的效應，我們通過做模擬分析看到，大蜂巢算出來的小時數(shù)和實際的小時數(shù)非常接近。

機型1為什么低？因為尾流損失被低估，它的尾流損失達到9%以上。再從各個機位點詳細尾流損失的圖來看，能夠看到機型1所有的尾流損失差距都是負數(shù)，初設尾流損失都是被低估的。

但是細看，大規(guī)模蜂巢尾流模型不是萬能的，對于圖中所示的區(qū)域和實際運行不符合。以這三臺機組為例，12、13、14機組，實際運行的情況表明，13機位點發(fā)電量要遠低于預測值，發(fā)現(xiàn)13上的3.6D處就有一個機組，12離前排機組的距離比較遠。從我們的經(jīng)驗分析來看，13的發(fā)電量要最低才對，而模型預測出來的結(jié)果并沒有預測出13低，主要是因為大蜂巢尾流模型所導致。因為我們要考慮目標機位點在主方向上游，距離風場邊界的距離，對于13、14兩個點位來說差不多的，所以在自然流修正階段，就會把這兩個修正到同一水平。

又由于尾流疊加模型，只考慮到上方向最接近的機組，由此導致這兩臺機組尾流后的風速會被修正后同一水平，所以13、14沒有預測出實際，這也是模型原理導致的結(jié)果。

項目分一期、二期、三期開發(fā)，如果把這三期都投運的情況下與一期做對比，可以發(fā)現(xiàn)僅針對一期80臺機組來看，它的尾流損失會進一步增大0.5%以上，由此導致一期的發(fā)電量會降低0.5%，所以這也是給我們一個啟示，多開發(fā)會考慮后面對前面發(fā)電量損失的影響。

結(jié)論與展望，從大規(guī)模風場模型、宣傳和原理來講一下，常規(guī)的尾流模型它對大規(guī)模尾流模型是失真的。而大規(guī)模風場尾流模型是較為可靠的模型，能夠符合整場的情況，但是這個模型對個別點位的精度和預測不是那么貼切。

模型原理，主要是考慮機組之間的橫縱間距，可以更加適合規(guī)則排布的大型風電基地，又由于模型考慮到機組邊界的距離，因此邊界如何框定會直接影響到評估結(jié)果。需要考慮場區(qū)的高度和地表粗糙度，這些取值也會影響到評估結(jié)果。

最后大基地開發(fā)的啟示，充分考慮周邊風場帶來的尾流影響，減少尾流損失。對于規(guī)則排布的大基地項目，不建議用常規(guī)的工程尾流模型評估，雖然說這個模型評估的電量很客觀，但不建議用常規(guī)的模型去做。我們也對模型進行相應的展望，這也是后續(xù)的工作。

各個尾流模型明確的適用邊界是什么？這也是很多風資源的工程師在思考的問題，什么樣的風場用pack模型就可以了？什么樣的風場用pack疊加能量守恒模型？還有什么樣風場必須要用大規(guī)模風場尾流模型？各個模型適用邊界是什么？希望行業(yè)內(nèi)出具相應的指導準則給工程師參考。

大規(guī)模風場尾流模型參考范圍和標準是什么？邊框之間的連接線怎么連接合適？邊框與各機位點的間距取多少合適？什么樣的機位點不應該被框進去？這樣的機位點風場框選完全交給工程師個人的經(jīng)驗，會導致后面的結(jié)果不同，我希望行業(yè)內(nèi)能夠出具相應的規(guī)范指導我們?nèi)プ鱿鄳脑u估。

大型風場的尾流評估，對于非規(guī)則排布的適用性怎么樣？如果適用性不好如何優(yōu)化？

大型風電基地引發(fā)的揣流強度增大效應，該如何耦合斤大規(guī)模風電場尾流模型？

我今天分享的內(nèi)容就是這些，謝謝。

（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）