华润电力技术研究院覃荣君：平坦地形风资源评估中尾流低估案例分析

2019年10月21-24日，2019北京国际风能大会暨展览会（CWP2019）在北京隆重召开，大会主题“风电助力‘十四五’能源高质量发展：绿色、低碳、可持续”。自2008年首次在北京举办以来，已连续举办11届，成为北京金秋十月国内外风电行业争相参与的年度盛会。

10月22日下午，举办了“风资源精细化评估”论坛。华润电力技术研究院风资源分析主任师覃荣君发表了题为《平坦地形风资源评估中尾流低估案例分析》的主旨演讲。

以下为发言内容：

覃荣君：各位专家各位同仁大家下午好，非常荣幸有这个机会在这里跟大家做一些分享，首先介绍一下我叫覃荣君，来自华润电力技术研究院风资源分析中心，我们中心负责华润电力所有风电项目从宏观选址一直到运营期间所有风资源评估相关的评估还有把控，包括后评估，我们后评估主要是从2016年开始的，到现在为止我们已经做了十几个项目的后评估，这次我主要是分享几个案例，关于尾流的。现在是要开展的平价时代，我觉得很多项目都是在一个平坦地形，包括三北，包括新疆都是平坦地形，其实我们以前评估山地风资源大家都比较有经验，我们尾流一般用软件算来就可以了，实际上到平坦地形的时候，尾流软件算的准还是不准？以前我们也是相信软件，但后面经过一次后评估以后，发现用软件会一些比较严重的评估。

首先第一个项目是中部平原的项目，它这个是很典型的中部高渐变的高度，海拔高度50到60米，项目是40万的项目，装了200台风机，叶轮直径115M和121M混装的，主要这边是121的，在这里有一部分是121的，然后中间大部分其实都是115M直径的，高度是100米的一个项目。这个项目风资源情况我们列了五个测风塔，拿五个来做一个演示，100M高度平均风5.4M一秒到5.5M一秒，相差不会超过0.1，原来风速和风向是基本上一致的，主导风方向是南风和南风偏南一点，然后北风也有一些，但是主要大部分还是南边风更多一些。

这个是风机排布的间距，我想大家做风资源的分析应该都比较清楚，以前我们说3D或者5D，然后在这个平原可能拉开，拉到10度或者是更大一点，但是我们这个项目其实是已经拉的非常大了，我们这个是4D到5D，然后平行主导风向，其实我们不是很规则的一行一行的估值，因为很多农田，要避开，所以估值比较散，但是我也考虑这个间距，最小都在10D，然后基本在15D、20D，甚至30D以上的都有排布。然后根据这个排布方案，包括我们也好，包括设计院、厂家也好，用主流的CFD软件，包括信息的软件进行一个发电量和尾流的估算，估算结果是这样的，就是平均尾流损失大概是4.9%，在中间部分个别机位可能达到8.9%其实是平均的。这里面画了几个，这几个大概看来它是一个成行的排列，这样间距的话肯定不会有太大尾流的损失，设计院报告里面的结论是这样的，这三台平均基本上是一样，这里面我们大概分了六排，基本上是一样，认为行与行之间不会有太多的尾流损失。

我们做后评估的时候，我们发现一个问题，我们这个风电厂大部分都是2018年并网，我们在2019年一季度的时候把有个别机位有故障和没有过四零的剔除这后，这些都是评审过四零的，并且一季度运行比较好的，然后把数据全部处理完以后，包括故障、停机全部处理完，这些数据所有风机都是在正常发电情况下，我们统计每个风机平均的，从10分钟平均功率值可以得出一个结论。从这里面看这个是545瓦，这个是525，这一排到467了，然后这边也是一样，这是520，这是560，这两个是510到后面就到476，这是什么概念？就从南到北，这一季度风向基本上也是差不多的，发电量是有很明显衰减的。这边区域的话第二排发电量是第一排大概96%，少了4个点，第三排为第一排的86%，少了14%个点。

西部区域是逐渐往北，越来越少，最后一排发电量是第一排的82%，这个结论是挺震惊的，可能也是一个季度的原因，并不能反映全年的一个情况，但是这个跟软件计算的结果差别是非常大。还有一个我截取了中间这一排前后两排，这个间距是30倍的叶轮直径，有个规律很有意思，第二排能效损失随着风速的增加而减小。我南面也是测风塔，到现在还在测风，根据测风塔的风速，到哪个期间4米到5米，5米到6米，然后7米、8米、9米以上的，这样做了一个分析以后，在风速越小的时候后排损失越大，到快满8的时候，前后排基本上一样，就是说风速增加的时候，能效的损失会变小。

下面是再作一个西北高海拔的一个项目，这个项目是在青海，它是一个很平坦地形，在戈壁滩里边，做了25台2000瓦的风机，直径是121M，大部分不是特别垂直的，有3D、5D，然后行间距是21叶轮直径。然后根据测风情况统计的话，我们是两个测风塔，这两个测风塔一直都在，现在也没拆，然后在并网前两个测风塔风速基本上是，这边的风速比这个少了大概0.1每秒，然后建成后这个风速，这里会少了一些，为什么呢？就是因为建成以后这个离风机太近了，这边还有东南风，这里受一点阻挡，等于风能，整体来说从西北往这边走得话，这个风速是有一定的衰减。

后面我做了一个分析，分析尾流把单独成排北边去了，有些有故障也去了，剩下稳定运行，把这个都去除完以后就剩下这两排，前排、后排，我们做一些筛选，发现前排风速比后排大概要高了0.2米每秒，然后风功率密度我们通过计算来说，大概是偏低了13%，发电量前排比后排高10%，这个和风功率相对比较接近一点。

我们想把风速带来的衰减，测风塔风速容易衰减的，把衰减刨除了，用CFD软件有进行了一个模拟，根据这个风功率密度的变化，然后进行一个调整，调整完以后没有风场情况下，自然风导致衰减，它大概会影响3.1%，然后因为考虑尾流影响情况下，后排风机发电量比前排低5.5%，所以说这个软件模拟它认为就是前排对后排发电量影响大概是2.4个点，实际情况就是6.9个点，软件模拟是2.4个点，这个风场我们最后的评估结论就是这个后排发电量减少，从总比例来看，商业CFD软件低估了尾流近100%，就是它少了三个点。

最后一个项目是沿海平坦地形项目，这个项目是在海边，这边是海，整个风速比较好6米5，然后这个风向比较分散，行间距大概是10D左右，后面我们做了一些分析，两年的电量做了一些分析，发现有一些有明显故障比较多的机位剔除完，然后做了一个模拟，首先是用这个软件算了理论的电量，算完一个我们找了一个标杆风机，用理论电量和标杆风机做一个比值，然后各10D发电量和标杆风机实际发电量也做了一个比值，然后发现有几个机位点，这几个机位点明显是差距非常大的，就是地图上红色机位点，软件模拟这几个损失是10%。用软件模拟末排比前排还要高2%左右，实际我们最后统计后排比前排低3%，所以我们认为这一排风机的尾流实际是低估了接近5%。

分享这几个案例，后面有一个大概的总结，传统的商业软件在现在计算平坦地形尾流可能会存在严重低估，可能低估在50%，现在超过100%。然后在低风速情况下的尾流损失更为严重，所以低速风场建议尽量拉大间距。然后在大基地项目，周边风场较多的时候，应更充分考虑周边风场带来的尾流影响。第四个是多排布置的风场，越靠近下风向末端，尾流损失越大。我分享就这些，我也听少了不少专家分享一些东西，现在尾流有很多新的模型，包括一些其他的，我觉得尾流要是多一些案例大家来研究的话，尾流损失会估算的很准，谢谢大家。

宋军：谢谢，有一个问题探讨一下，大家有问题？

女2：我想请教一下商业软件上面低估的主要原因什么？如果我们用了那个软件在那个基础上增加几个点？

覃荣君：尾流模型对这个不是特别适用，至于我们的做法如果是这个间距比较低的话，在这个商业计算上，我们在平坦地形尾流我们会翻倍，有时候我们是这么做的。

宋军：在平坦地形尾流低估得到了行业的公认，有些确实低估50%到的100%，这都是非常明显的，建议在使用的时候，商业软件里面，尾流衰减系数调整一下，在没有特别好的模型通过这个调参也能找回来一点，这样降低评估的误差。

（根据演讲速记整理，未经演讲人审核）