2020年10月14日-16日，2020北京國際風能大會暨展覽會（CWP 2020）在北京新國展隆重召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，本屆大會以“引領綠色復蘇，構筑更好未來”為主題，聚焦中國能源革命的未來。能見App全程直播本次大會。
在14日下午召開的風資源精細化評估分論壇上，北京大學副研究員張日葵發表《高低塔筒混排對提高風機陣列在中低風速段輸出功率的意義》主題演講。
以下為發言實錄：張日葵：大家在一個水平面上提排布的問題，我們現在提高一個緯度增加風場發電量的影響。以金科風場為背景做的，羅總這邊的參與。肖老師提了一下，現在平價上網，你們比我感受更深刻，從根本上來說就是要降本要增效，提高發電量很多方式，我們從站在這個布局的角度，要么就是從水平面上間距上考慮，尾流的效應會降低，排布的臺數會少，總的發電量并不一定是增加的，增加一個高度差，通過高度差降低上游風機對下游風機尾流的影響，增加上下層這個流動參混的效應。
數值計算的方式來做的對比的研究，我們舉了一個風場的原形來自，煙墩風場在哈密，做我們的構造我們的…風機塔架高度的影響，還有包括艱巨的影響，因素很多我們除了原始的風場，我們做對比的風場，比如說原始有兩排是高塔筒，120米的高塔，我們把這個高塔，我們做一個對比的計算，這個高塔，風機直徑是111，我們把這個風直徑改小，另外為了考慮這個地形因素，基于平地的這種對比，在這里邊我們構造，這里邊在間距和原來是一模一樣的，把我們整個的工作做得更充分，做了一個進一步的做了更多的排布的分析，就是整個的風場面積是一樣的，大概總的加起來1080D平方，構造排布就是原始的可能是平均是15D，縱向的排布，把15個D減掉，10個D，另外一個我們最開始的時候，其實原始的哈密，兩排高塔，兩排高塔我們可以變，把所有的改成低塔，其中一排改成高塔，依此類推，把剛才的15個D降到10個D，采用一種串聯，增加擴大到相對艱巨增大，降到35。然后最密的情況，高塔的話，我們最高的時候可以排到里邊有七排高塔，大概是這么一個，作為計算的一個對比的風場。
整個計算我們采用自己開發的軟件，這個軟件我們原來在航空的空氣動力學我們做了大量的應用，整個軟件的功能還是相對來說比較完備，這個算法上面，我們用的風廓面，地面有35臺風機90臺，降低計算量，這個是我們在計算的工況，因為這個里面有一點，我們在這里面沒有測風塔，拿到數據，哈密整個風場，大概是半年累計下來，風速還有功率，所以我們半年統計數據做對表，功率作為我的基準，給一個風速算出來第一臺功率，和實測出來的功率是一致的，我們總共是算，5到10米，5到6米階段，最后是用5.8米計算，風向就是按政府8度，上游會打到下游相鄰的風機的干擾。這是風機的處理，無論是在實測的，還是在仿真的，取這么一個風速段所有的測量的實測量的數據，風向我們取得正負八度，實測的功率，中間這一排。仿真也是一樣的，這里面是給了其中的三個風向，這個正東風，這個向上偏拉，風速的分布。主要是壓力，這個是湍流的分布，通過實測的風場數據比較驗證現在用的整個方法是準確的，所以第一代風機，功率應用它的標的，下一個風機計算跟實測之間的差異性，黑點風場實測出來的，所有的數據評估下來的結果，紅點是我們計算3D算出來的，這個吻合度非常高的，SCADA測量出來的當地的風速，紅點我們計算算出來的當地的風速，這個藍色的這個曲線根據當前的風機的功率，然后加功率曲線，我們推出來這個功率曲線，差別還是挺遠的，有可能是功率曲線，也可能是SARS測量的差異。會差大概0.5米左右。另外一個風速，情況都比較類似，整個計算實測的結果非常高的，到9米10米，風場有一個限功率，所以導致計算，大家會比較大一些。這個不是計算的誤差，從這里可以看出來，剛才說了SCADA跟功率曲線推出來的功率要低，9到10米，推出來的要高，這個地方實際上可以發電，有了這個數據，我們用了現場的實際的排布，再跟我們構造排布的比較，功率之間的差異性，因為高塔筒風機主要體現在第四排第五排，前面三排規律是一樣的，看的時候只看這兩排是高塔，現在風場實際排布，到了A1轉成低塔，把塔架高度降下來，直徑降下來功率的輸出情況。把高塔降下來，顯然功率一下降下來，降低還挺明顯，20%幾。這里會有增加，增加的原因，主要是因為原始的地形是有起伏，降下來會導致后面的風機有一定的錯開。把高塔變成低塔，如果完全是平地，塔架降下來，尾流的影響會導致下游功率降下來，所以這是5.8米，四米的時候情況也都比較類似，基本上就是說，這個里面增加的是，增加主要通過，功率會差20%幾的樣子，但是下游的話功率的變化主要是通過尾流。這里面我們不大好去界定，尾流產生多大的效應，我們把中間這一排，公益全部加起來，跟原始方案跟我們高塔改低塔的敝蓋，五到六米，全部是低塔這個功率崗地8%左右，降14%，其他的情況也是一樣。
我們可以看到，曲線低速，風速越低的情況之下，高塔產生功率增加越大。在這個里邊我們后來又補了很多計算，很多標準，目的是就是說我剛才的那個，因為有自然地形的影響，很難去界定，就是下游的風機處于尾流，高塔的風機對下游風機的改善有多少，沒有定量的標準，所以我們風場很直白的看這個問題。前面相當于全部是低塔，比如說我們標準一跟標準二，風能的艱巨是15D。如果我們其中一排改成高塔，黃色的藍色的全部是低塔，這個功率差異，都是對標全部是低塔，一臺改高塔，增加對當前能增加40%幾的功率，因為已經是百分比，到下游增加3%到4%，只改一臺，如果增加兩臺，我們看這個值基本上翻倍。如果是增加采用300高塔，下游風機因此增加10%左右功率的增加，相對來說會更大，基本上增加一臺，風機尾流產生功率的增加大概30%。
把風機的艱巨縱向艱巨再把它減小，風機間距降到10個D，功率增加大概90%，下游的風機基本上能增加4.4%到5%，加了兩排高塔，下面大概是10%到14%。更密的，一個是應該是7.5個D，流向的間距是7.5個D。也是一樣的，我們比如說加一臺的話，基本上能增加，因為這個下游如果是完全到尾流發電量非常弱相對值增加非常大，這個是在風速比較低的情況下。風速高在2.9到3.5。對于尾流的影響。
把間距從15個D，變到10個D，增加百分之三點幾，這個增加百分之六點幾到百分之八點幾。這個是加到7.5個D，這個基本上差不太多。本身因為高塔抬高了，功率增加80%，尾流改善了增加3.5%到4.3%。9.5的情況都比較類似，15個D的情況之下這個地方是4%。到10個D這個地方4%，這個地方8%，這個地方12%，這個到7.5，這個地方4%到5%，這個地方7%到8%，這個是11%。
總體來末高低混功率產生增加值兩個方面，一個是高塔的風機，高塔尾流錯開了，對低塔增進了產生功率也會有一定的增長，這種增長風機排布越密，另外一個就是說在整個中低改善的效果還是非常明顯的，以上就是我的報告的內容。
（根據速記整理，未經本人審核）
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