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

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。