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CERNET第24届学术年会
选择字体:    陈欢欢  科学时报  发布时间:2011-02-21

清华大学自主研发出首套风电场微观选址软件

  2006年前后,我国南方新建的一些风电场出现了一些意想不到的情况:附近明明有较强的大风,其中一些风机却纹丝不动,并不工作。

  为什么这些风机能够“抵御”强风呢?风能专家现场考察后发现,原因很简单——尽管风能强度很高,但由于风向不断变化,一些位置的风机附近湍流度很大,因此不仅不能让风机发电,甚至可能还会损坏风机。

  为了应对这个新问题,国家“863”计划专门设立了相应的课题:“风电场微观选址技术”。当时,刚刚从日本回国的清华大学航天航空学院教授张兴成功申请到了这个课题。

  记者了解到,该课题日前已经成功结题,并自主开发出我国第一套风电场微观选址软件系统。这套系统能够优化风机的放置位置,实现发电量的最大化。过去,由于没有这方面的工具,我国很多风场的风机摆放位置并不科学。

  张兴在接受《科学时报》记者采访时表示:“实际上风很乱很复杂,一年四季都在变,360度各个角度的来风都有不同概率。有些小山峰上风很大,但是即使只离开10米远就可能不能发电。因此,风机的摆放位置非常讲究,只有实现空间和时间的最优组合,才能达到最大风力发电量。”

  在风电装机容量快速增加的中国,这套软件的商业价值不言而喻。

  风电场微观选址实现发电量最大化

  风电场微观选址是指在对一个地区的风能资源进行全面分析之后,通过软件计算出风电场内风机排放的最佳位置,以使得整个风电场的总发电量实现最优。

  该课题主要研究人员、清华大学航天航空学院博士生宋梦譞向记者介绍,建风电场首先要了解当地的风力特征,而进行风电场选址首先必须得到该地区的地形和气象数据。这些数据可以通过卫星遥感、等高线地图、测风塔或者气象站数据得到。然后根据计算流体力学方法获得整个地区不同高度空间的风能资源情况。

  张兴解释说,现有的气象数据可以了解某个地区的大致风能情况,但是具体到每一个地点的情况就不清楚了,比如一栋楼房的房顶、房后、各个角落的风速、风向、湍流情况都不一样。而这套软件可以在输入一个地区的总体地形和气象数据之后计算出每个具体地点的风力情况,包括风速、风向、湍流度等。

  宋梦譞表示,由于风机的尾流会产生漩涡,因此各风机之间会相互影响,使得下风处的风机发电量大大降低。因此在风机放置时应该尽可能避免尾流的影响,从而尽可能多的发电,实现风电场投入产出比的最大化。

  但是由于风向时常变化,尾流会不可避免地出现,如果没有科学的位置摆放,有些风机发电量很低,有些甚至不能发电。张兴表示,由于尾流影响导致总体的发电量能相差很多倍。

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