使用WRF-Fitch对湖区风电场风力发电机尾流效应特征的数值模拟

• 作者: 冯双磊 刘树华 王姝 缪育聪 胡菊 陈建洲 马玉龙
• 来源期刊: 北京大学学报（自然科学版）
• 学科: 地球科学
• 关键词: 风机尾流效应 WRF Fitch 大气不稳定度 风速削弱 湍流动能
• 年，卷（期）: 2018,（3）
• 页码范围: 605-615
• 页数: 11页
• 分类号: P404
• 字数: 6821字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13209/j.0479-8023.2017.187

摘要

为解析不同稳定度情况下多种风机排布配置对尾流效应的强度、作用范围和风能利用效率的影响, 以鄱阳湖地区风电场为例, 使用中尺度数值模式 WRF (Weather Research and Forecast)和Fitch尾流模型进行模拟实验.结果表明: 在不同大气层结稳定度情况下, 单个风机尾流效应的影响范围能够达到下游 4~10 km处,对下风向风速的削弱强度可达 -0.2~-1.2 m/s.在风的来向上风机数量越多, 下游风速减弱越大; 正方形紧密排布风电场的尾流效应对风速的削弱效果最明显, 而空心菱形稀疏排布风电场的尾流区风速更容易恢复.由于不稳定的大气层结内热力和动力湍流交换强度更强, 更有利于尾流区内中动量的交换和下传, 因此稳定大气层结的尾流效应影响范围比不稳定大气层结更广.风机所在位置垂直剖面上的湍流动能呈现中心最强、向外耗散的特征, QKE (湍流动能的两倍)随着高度增加而先增至最大值(>19 m2/s2), 再减至 0 左右, 之后趋于稳定, 最大值出现在约离地90 m的高度, 估计尾流效应的垂直影响范围可达约离地1.1 km的高度.