-
本文选取江苏某海上风电基地已运行风电场H7开展分析工作,该风电场离海岸线最近距离35 km左右,分南、北两个场区,周边已建成风电场有H11(西北方向相距H7北区4.15 km,约32D)和H12(正西方向相距H7北区2.62 km,约20D),具体见图1。
参考IEC 61400-12-1标准[9]对于自由流扇区影响扇区与距离的定义,及海上风电机组尾流影响范围等计算方法,场区间距20D及以上距离可视为独立风场,本文主要基于H7风电场北区和南区开展相邻风电场之间的尾流影响效应分析工作。
-
主要数据应包括3类:风电场基本信息、同期测风数据和风电机组SCADA运行数据。具体如下:
1)风电场基本信息
参考风电场H7共80台WTGS130-2.5 MW机组,轮毂高度85 m,具体排布方案如下:北区机组B1~B42,共4排lin1~lin4,由北向南第一排B1~B12、第四排B31~B42,相邻机组东西向间距为570 m(约4.1D),第二、三排B13~B21、B22~B30,东西向间距680 m(5.2D),南北方向机组之间距离均为1 300 m(约10D);南区机组B43~B80,共三排lin5~lin7,东西向间距4.1D、南北向间距10D(见图2)。
2)同期测风数据
在风电场升压站上部署了一台地面式激光雷达设备,处于风电场北区的西南方向,离海平面高度31 m,距离B31风机约570 m,相对位置见图2。雷达设备型号windcube,观测读取10 min平均风速、风向等参数,观测时段2020-10-15~2021-01-15,观测高度共12层,离海平面高度如下:(70 m/75 m/85 m/100 m/110 m/120 m/140 m/ 160 m/190 m/210 m/260 m)。
3)机组SCADA运行数据
采集参考风电场同期观测时段2020-10-15~2021-01-15,各风电机组实时监控系统记录的10 min平均数据包括风速、网侧有功功率、发电量及其他状态信息数据等,剔除机组故障、异常、停机、限电等异常状态数据。
-
1)参考风向选取
由于机舱测风风向为相对风向,不能直接代表真实风向,选取激光雷达实测风向作为参考基准。考虑激光雷达部分扇区方位离风电机组较近,可能会受不同程度的影响,统计对比激光雷达实测(2020-10-15~2021-01-15)时段不同高度处风向与主风能风向频率(85 m/120 m/160 m/210 m/260 m),发现分布频率基本一致差异不大(见图3),故选取同期激光雷达实测轮毂高度85 m处风向作为基准参考风向。
2)发电量归一化处理
基于风电场后评估经验,机舱风速受各因素的影响不能够代表真实风况[10-12],部分国内外的尾流相关研究[13-15]基于机组的实际出力来开展风电场尾流影响相关分析工作。本文选取B12机组作为参考基准点,将B12机组正常运行状态下的实际产能定义为P0,其他机组同期正常运行状态下的输出产能为Pi,Pi/P0为同期发电产能百分比,发电量归一化可用于对比各机组同等条件下的实际产能差异,上述机组产能是指机组正常运行状态下的产能,剔除机组故障、停机、限电等异常状态运行数据,为了更好地对比机组产能的差异性,选取样本也不包括机组满发运行状态数据,即产能差异主要源于自身风资源差异和尾流损失两个因素排除其他因素。
3)相邻风电场尾流效应场景分类
基于相邻风电场分布及风电机组实际排布,不同风向条件下,下风向相邻风场受影响范围可代表不同“尾流效应”影响状态,为保证样本量,扇区筛选按照实际风机相对位置下的影响范围上限原则,共分为3类场景,详见表1。
场景 扇区筛选 上风向风场 下风向风场 缓冲带距离/km 影响范围 说明 场景1 60°~75° H7北区 H7南区 5.64 (43.4D) 半影响 北区处于上风向,南区场区部分风机lin5(B43~B47)处于下风向 场景2 30°~45° H7北区 H7南区 4.3 (33.3D) 全影响 北区处于上风向,南区场区所有机组均处于下风向 场景3 345°~360° H11 H7 4.3 (33D)
&4.05 (31D)半影响 H7北区部分风机lin1(B1~B8)处于下风向
H7南区部分风机lin5(B51~B55)处于H11和H7北区的下风向场景3 345°~360° H12 H7南区 3.05 km(23.4D) 半影响 H7南区部分机组lin5(B43~B47)处于下风向 Table 1. Classification of wake effect scenes of adjacent wind farms
Case Study of "Wake Effect" of Adjacent Offshore Wind Farms
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.01.003
- Received Date: 2021-10-13
- Rev Recd Date: 2021-12-30
- Available Online: 2022-11-21
- Publish Date: 2023-01-11
-
Key words:
- adjacent wind farms /
- wake effect /
- power generation normalization /
- buffer zone /
- layout optimization
Abstract:
Citation: | CUI Donglin, SHA Wei, LIU Shujie, CHEN Qiuyang, WANG Nina. Case Study of "Wake Effect" of Adjacent Offshore Wind Farms[J]. SOUTHERN ENERGY CONSTRUCTION, 2023, 10(1): 21-28. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.01.003 |