摘要：風(fēng)電場微觀選址，不僅關(guān)系到風(fēng)電場機(jī)組的發(fā)電狀況，而且，還關(guān)系到風(fēng)電設(shè)備的部件損壞與機(jī)組壽命。由于我國地域?qū)拸V，地形復(fù)雜，不少地區(qū)缺乏長期的測風(fēng)資料和氣象數(shù)據(jù)，這給風(fēng)電場選址帶來了一定的困難。在中國風(fēng)電迅猛發(fā)展時(shí)期，風(fēng)電場湍流強(qiáng)度等問題沒有引起足夠重視，這對機(jī)組的部件和壽命極為不利。本文就部件損壞與風(fēng)電場選址問題進(jìn)行分析，對因湍流強(qiáng)度過大而造成部件損壞的運(yùn)行機(jī)組與在選址過程中發(fā)現(xiàn)湍流強(qiáng)度過大的機(jī)位提出了建議。

　　0引言

　　風(fēng)電場選址是風(fēng)電場建設(shè)項(xiàng)目的前期工作，對風(fēng)電場建設(shè)成敗及風(fēng)電場效益起重要作用。風(fēng)電場微觀選址的設(shè)計(jì)工作涉及場區(qū)風(fēng)能資源的利用、風(fēng)電機(jī)組及集電系統(tǒng)的布局、交通設(shè)施、占地規(guī)模，以及環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)等諸多方面，對于風(fēng)電場的建設(shè)成本和電量生產(chǎn)、設(shè)備設(shè)施的安全可靠性和運(yùn)行維護(hù)便利性等都將產(chǎn)生重要而廣泛的影響。

　　風(fēng)電場的微觀選址直接關(guān)系到機(jī)組部件損壞與機(jī)組壽命，在實(shí)際運(yùn)行的風(fēng)電場中，已有不少風(fēng)電機(jī)組因微觀選址不當(dāng)而造成機(jī)組部件損壞，例如：某風(fēng)電場地處山地，有17臺1.5MW風(fēng)電機(jī)組，其中一臺的主齒輪箱不到3年就會損壞，至今已更換兩次，而在該風(fēng)電場同型號安裝同一配套廠家齒輪箱的其他機(jī)組運(yùn)行達(dá)7年之久，則少有齒輪箱損壞的現(xiàn)象。通過多個側(cè)面的考察來看，該機(jī)組的齒輪箱損壞與微觀選址之間有必然的聯(lián)系。

　　1.風(fēng)電場微觀選址與機(jī)組安全

　　1.1風(fēng)電場微觀選址

　　風(fēng)電場微觀選址是在宏觀選址選定的小區(qū)域中確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分布位置，以便使整個風(fēng)電場具有更好的經(jīng)濟(jì)效益的過程。

　　場址選擇對風(fēng)能利用的預(yù)期目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)起著關(guān)鍵性的作用。如果場址選擇不合理，即使性能優(yōu)異的風(fēng)電機(jī)組也不能很好地發(fā)電，更有甚者，由于選址不正確，很可能導(dǎo)致設(shè)備的損壞。因此，如何在風(fēng)電場內(nèi)合理地布置風(fēng)電機(jī)組，才能得到最大的發(fā)電量，獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益，一直是微觀選址工作的焦點(diǎn)。

　　1.2微觀選址與湍流強(qiáng)度

　　目前，微觀選址軟件大都以發(fā)電量最大化為原則進(jìn)行機(jī)位的布置，而機(jī)組的位置還直接關(guān)系到該機(jī)位湍流強(qiáng)度的大小。較強(qiáng)的湍流將會造成機(jī)組振動，使機(jī)組的受力狀態(tài)惡化,從而影響到機(jī)組的故障幾率及部件損壞，關(guān)系到將來的維修、維護(hù)成本的高低和機(jī)組的壽命，因此，風(fēng)電場微觀選址對其未來收益的影響不容忽視。

　　為了最大限度地利用特定風(fēng)場的風(fēng)能資源，同時(shí)保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行，IEC61400-1對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行了安全分級。輪轂高度處的湍流強(qiáng)度以及極端風(fēng)況是2005年版IEC61400-1進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組分類的兩個主要參數(shù)，其中極端風(fēng)況主要包括極端風(fēng)速、極端風(fēng)切變以及風(fēng)速、風(fēng)向的迅速變化等，而機(jī)組輪轂高度處50年一遇3秒鐘極大風(fēng)速，或者10分鐘最大風(fēng)速是風(fēng)電機(jī)組極端載荷設(shè)計(jì)的最重要參數(shù)。

　　按照微觀選址的湍流大小選定機(jī)位，或確定所采用的風(fēng)電機(jī)組的安全等級類型。根據(jù)GL規(guī)范，或IEC標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)電機(jī)組的湍流強(qiáng)度等級一般有A、B兩種，新的IEC版本中也有C等級的湍流強(qiáng)度等級。

　　在IEC61400中將風(fēng)電場機(jī)組的設(shè)計(jì)等級分為三類IECⅠ、IECⅡ、IECⅢ，如表1。

　　1.3交變載荷與機(jī)組部件損壞

　　風(fēng)電機(jī)組容易受到疲勞載荷的嚴(yán)重影響。在600KW機(jī)組中，葉輪在20年的壽命期內(nèi)會旋轉(zhuǎn)2×108次，每轉(zhuǎn)一周都會產(chǎn)生于低速軸和葉片重力完全相反的力，以及由風(fēng)剪切力、偏航誤差、軸傾斜、塔架陰影和湍流引起循環(huán)的葉片平面載荷。因此，許多風(fēng)電機(jī)組部件的設(shè)計(jì)都取決于疲勞載荷而不是極限載荷。

　　短期平均風(fēng)速的波動或湍流對載荷設(shè)計(jì)產(chǎn)生主要的影響，因?yàn)?，這是極端陣風(fēng)載荷和大部分疲勞載荷的來源。葉輪轉(zhuǎn)動會不斷產(chǎn)生局部剪切陣風(fēng)，使葉片的疲勞載荷加劇。

　　由于風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行在非常復(fù)雜和多變惡劣的環(huán)境下，所以，機(jī)組所承受的載荷情況也是非常復(fù)雜的，不同的載荷情況對于機(jī)組的各個部件的受力情況都有不同的影響，而確定載荷情況對于后續(xù)的設(shè)計(jì)來說是非常重要和基礎(chǔ)性的工作。

　　不同的機(jī)位，因風(fēng)況和環(huán)境條件不同，機(jī)組所受到的動態(tài)載荷差異很大。環(huán)境湍流強(qiáng)度是指風(fēng)電場中單獨(dú)一臺風(fēng)電機(jī)組承受的正常湍流強(qiáng)度，該湍流強(qiáng)度沒有受其他機(jī)組或者障礙物的尾流影響。確定風(fēng)電機(jī)組湍流強(qiáng)度等級不僅取決于環(huán)境湍流強(qiáng)度，更應(yīng)考慮因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組尾流產(chǎn)出的湍流強(qiáng)度。風(fēng)電場中機(jī)組承受的有效湍流強(qiáng)度由環(huán)境湍流強(qiáng)度和因機(jī)組彼此之間尾流產(chǎn)生的湍流強(qiáng)度兩部分組成。

　　不同設(shè)計(jì)湍流強(qiáng)度等級對等效疲勞載荷的影響相對來說要大很多，基本上降一個湍流強(qiáng)度等級，等效疲勞載荷就會相應(yīng)的降低10％。湍流強(qiáng)度對等效疲勞載荷的影響非常大。另外，風(fēng)輪直徑越大，降低湍流強(qiáng)度等級對降低等效疲勞載荷的作用越明顯。因此，葉輪直徑和機(jī)組的設(shè)計(jì)湍流強(qiáng)度等級對機(jī)組交變載荷的承受能力影響很大。

　　為了使風(fēng)電機(jī)組能長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，我們在設(shè)計(jì)和制造時(shí)要重點(diǎn)考慮機(jī)組的抗疲勞載荷能力；在風(fēng)電場微觀選址時(shí)，充分考慮風(fēng)況和環(huán)境條件對機(jī)組的影響，以避免部件的損壞，延長風(fēng)電機(jī)組的使用壽命。

　　2.微觀選址的主要影響因素

　　工作在自然環(huán)境狀態(tài)下的風(fēng)電機(jī)組，由于湍流產(chǎn)生的機(jī)理和原因很復(fù)雜，對設(shè)備的影響也是多方面的。在風(fēng)電場微觀選址時(shí)，通過對各種影響因素的綜合考慮，減少湍流強(qiáng)度對設(shè)備的影響和破壞，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場的最優(yōu)選址。

　　2.1地面粗糙度的影響

　　在近地層中，風(fēng)速隨高度有顯著變化，但由于地面粗糙度不同，風(fēng)速隨高度的變化也就不同。大氣低層常用指數(shù)公式表示風(fēng)速和高度與地面粗糙度的變化關(guān)系：

　　2.2障礙物的影響

　　由于氣流經(jīng)過障礙物時(shí)，在其下游會形成擾動區(qū)。在擾動區(qū)風(fēng)速不但會降低．而且還有強(qiáng)的湍流，對機(jī)組運(yùn)行十分不利。因此,在選擇機(jī)組安裝位置時(shí),必須要避開障礙物下流的擾動區(qū)，從理論上講，擾動區(qū)的長度約為17H（H為障礙物高度)，所以,在選址時(shí)，要盡量避開障礙物，一般應(yīng)在10H以上。

　　2.3地形的影響

　　對于山地風(fēng)電場，山地地形以及植被對風(fēng)電機(jī)組所帶來的湍流影響很大。當(dāng)氣流通過丘陵或山地時(shí)，由于受到地形阻礙的影響。在山的向風(fēng)面下部，風(fēng)速減弱。且有上升氣流；在山的頂部和兩側(cè)，風(fēng)速加強(qiáng)；在山的背風(fēng)面，風(fēng)速減弱，且有下沉氣流，重力和慣性力將使山脊的背風(fēng)面氣流往往成波狀流動。

　　山地對風(fēng)速影響的水平距離，一般在向風(fēng)面為山高的5～10倍，背風(fēng)面為15倍。且山脊越高，坡度越緩，在背風(fēng)面影響的距離越遠(yuǎn)。

　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在背風(fēng)面對風(fēng)速影響的水平距離L大致是與山高h(yuǎn)和山的坡度α半角的余切的乘積成比例，即：

　　封閉的谷地風(fēng)速比平地小。長而平直的谷地，當(dāng)風(fēng)沿山谷而吹時(shí)，其風(fēng)速比平地加強(qiáng)，即產(chǎn)生狹管效應(yīng)，風(fēng)速增大；但當(dāng)風(fēng)垂直谷地吹時(shí)，風(fēng)速則較平地為小，類似封閉山谷。

　　根據(jù)實(shí)際觀測，給出封閉谷地y1和峽谷山口y2與平地風(fēng)速的關(guān)系式[8]：

　　y1=0.712x+1.10

　　y2=1.16x+0.42

　　y1：封閉谷地風(fēng)速；y2：峽谷山口風(fēng)速；x：平地風(fēng)速。

　　2.4周圍環(huán)境

　　風(fēng)電場在其建設(shè)過程中會對周圍環(huán)境有所影響，因此，風(fēng)電場的微觀選址把對周圍環(huán)境的影響也考慮進(jìn)內(nèi)，一方面,要對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，比如飛禽的遷徙路線、鳥類飛行路線以及動物棲息地等，還要保證盡量不要占用耕地和植被等；另一方面，還要考慮噪聲的影響，根據(jù)相關(guān)規(guī)定要求風(fēng)電場發(fā)電機(jī)組和最近的居民小區(qū)的距離的確定，其噪聲的大小不能超過45db。

　　3.如何進(jìn)行風(fēng)電場微觀選址

　　3.1平坦地形的微觀選址

　　平坦地形可以定義為，在風(fēng)電場區(qū)及周圍5km半徑范圍內(nèi)其地形高度差小于50m，同時(shí)地形最大坡度小于3°。實(shí)際上，對于周圍特別是場址的盛行風(fēng)的上（來）風(fēng)方向，沒有大的山丘或懸崖之類的地形，仍可作為平坦地形來處理。

　　在平坦地形進(jìn)行微觀選址時(shí)，主要考慮以下兩個方面：

　　第一、粗糙度的影響對平坦地形，在場址地區(qū)范圍內(nèi)，同一高度上的風(fēng)速分布可以看作是均勻的，可以直接使用鄰近氣象臺站的風(fēng)速觀測資料來對場址區(qū)進(jìn)行風(fēng)能估算。對平坦地形，采用同一葉輪直徑的風(fēng)電機(jī)組，提高風(fēng)電機(jī)組功率輸出的唯一方法是增加塔架高度。

　　第二、障礙物的影響

　　障礙物是指針對某一地點(diǎn)存在的相對較大的物體，如房屋等。當(dāng)氣流流過障礙物時(shí)，由于障礙物對氣流的阻礙和遮蔽作用，會改變氣流的流動方向和速度。障礙物和地形變化會影響地面粗糙度，風(fēng)速的平均擾動及風(fēng)輪廓線對風(fēng)的結(jié)構(gòu)都有很大的影響，但這種影響有可能是有利的（形成加速區(qū)），也有可能是不利的（產(chǎn)生尾流、風(fēng)擾動）。所以，在選址時(shí)要充分考慮這些因素。

　　由于氣流通過障礙物時(shí)，在障礙物的下游會形成尾流擾動區(qū)，然后逐漸衰弱。在尾流區(qū)，不僅風(fēng)速會降低，而且還會產(chǎn)生很強(qiáng)的湍流，對風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行極為不利。因此，在設(shè)置機(jī)位時(shí)必須注意避開障礙物的尾流區(qū)。

　　3.2復(fù)雜地形的微觀選址

　　我國沿海及內(nèi)陸存在著大量的山地。復(fù)雜山地的風(fēng)流不僅是由大地形以及氣候引起的，更多的則受到局部地形的影響。對于簡單地形，大地形以及氣候是引起風(fēng)流的主要起因；而對于復(fù)雜山地，局部地形對風(fēng)流的加速、對風(fēng)向的偏轉(zhuǎn)是造成風(fēng)電場微觀選址的難題所在。

　　在對復(fù)雜地形進(jìn)行微觀選址時(shí)，風(fēng)電機(jī)組間距的計(jì)算尚無成熟快捷、簡便的方法，通常需通過多次試算最終確定方案。

　　在復(fù)雜地形和氣候條件下，驅(qū)動風(fēng)流的因素并不唯一，一個特殊的流動情況是：風(fēng)速并不隨高程的上升而升高，在某一高度后，風(fēng)速隨高程的上升而降低。微觀選址技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)不明確以及依據(jù)或依賴國外標(biāo)準(zhǔn)制造的風(fēng)電設(shè)備與場址適應(yīng)性問題，直接導(dǎo)致在復(fù)雜的地形和惡劣的氣候條件下微觀選址結(jié)果差異顯著．風(fēng)電機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行可靠性不高，運(yùn)行控制變得更加困難，實(shí)際出力也比預(yù)測評估的要低。

　　對山區(qū)、山丘等復(fù)雜地形，不能按簡單平坦地形的原則確定風(fēng)電機(jī)組位置，而應(yīng)根據(jù)實(shí)際地形測算各點(diǎn)的風(fēng)力情況后，經(jīng)綜合考慮安裝、地形地質(zhì)等各方面因素后，選擇合適的地點(diǎn)安裝風(fēng)電機(jī)組。在地形復(fù)雜、地勢險(xiǎn)峻的高山上選址還應(yīng)考慮運(yùn)輸、吊裝、線路安裝等要求。

　　由于受復(fù)雜地形自身的影響較大，有的僅能在山脊位置進(jìn)行單排布置；有的僅能在可放置風(fēng)電機(jī)組的位置上布置；有的地方有山谷、山丘等地形組合，機(jī)組布置受多種因素的綜合影響。

　　3.3機(jī)組合理布局以避免尾流干擾

　　從充分利用風(fēng)能資源的角度出發(fā)，找尋出符合風(fēng)電場整體的能量利用最大化要求的排布方案，是完成風(fēng)電場微觀選址工作首先要解決的問題。而影響風(fēng)電場全場能量利用尋優(yōu)的關(guān)鍵因素是認(rèn)識并解決好機(jī)組尾流影響問題。

　　一般而言，當(dāng)風(fēng)經(jīng)過風(fēng)輪葉片后，風(fēng)輪一方面會吸收部分風(fēng)能，同時(shí)轉(zhuǎn)動的風(fēng)輪又致使風(fēng)的湍動能增大，產(chǎn)生氣流畸變、湍流，而風(fēng)速會呈現(xiàn)突變減小的現(xiàn)象，這就是所謂的風(fēng)電機(jī)組尾流效應(yīng)。之后，在周圍流場的約束下，風(fēng)速又會隨著風(fēng)輪的距離漸遠(yuǎn)而得以逐漸恢復(fù)。如果風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)電機(jī)組布置緊密，則可能出現(xiàn)上游機(jī)組后面風(fēng)的尾流效應(yīng)尚存，風(fēng)速尚不及恢復(fù)，進(jìn)而導(dǎo)致下游機(jī)組風(fēng)況“惡化”，輸入風(fēng)能不足，發(fā)電出力降低的情況。

　　機(jī)組尾流產(chǎn)生的氣流畸變和湍流，會在下游機(jī)組的葉輪上產(chǎn)生交變載荷，從而造成葉片斷裂、主軸軸承、齒輪箱等部件的損壞，縮短機(jī)組的壽命。由于較高的尾流效應(yīng)相應(yīng)有較高的湍流強(qiáng)度，而在風(fēng)電場全場范圍取得一個相對較小的平均尾流效應(yīng)，又會有利于保持全場機(jī)組的荷載均衡性，進(jìn)而有利于提高全場的運(yùn)行維護(hù)效率。

　　但是，風(fēng)電場內(nèi)又難以絕對避免尾流效應(yīng)影響，因?yàn)槿绻麢C(jī)組布置過于稀疏，不但會相應(yīng)占用過多土地，且風(fēng)電場范圍會過大，其工程投資成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用亦會顯著增大。因此，機(jī)組間距的確定，或說是控制機(jī)組尾流效應(yīng)，是一個考慮綜合因素平衡的技術(shù)經(jīng)濟(jì)選擇過程。

　　3.4采用工程軟件進(jìn)行微觀選址

　　目前，國內(nèi)微觀選址通常采用國際上較為流行的風(fēng)電場設(shè)計(jì)軟件WASP及WindFarmer進(jìn)行風(fēng)況建模，建模過程如下：

　　根據(jù)風(fēng)電場各測風(fēng)點(diǎn)校對、修正后的測風(fēng)資料、地形圖、粗糙度，利用輪轂高度的風(fēng)資源柵格文件滿足精度及高度要求的WindFarmer軟件的三個輸入文件，包括：輪轂高度的風(fēng)資源柵格文件、測風(fēng)高度的風(fēng)資源柵格文件及測風(fēng)高度的風(fēng)資源風(fēng)頻表文件。

　　3.5風(fēng)電場選址的步驟

　　計(jì)算整個風(fēng)電場的風(fēng)能資源，找出風(fēng)能資源較好的位置；根據(jù)具體的地形、道路情況確定適合布置風(fēng)電機(jī)組的地形位置，要求坡度較緩(小于10°)、交通方便；在滿足上述條件的前提下確定不同間距的多種方案，間距在主風(fēng)向上為5～9倍的機(jī)組直徑，在垂直主風(fēng)向上為3～5倍的機(jī)組直徑；確定機(jī)組間距后在實(shí)際地形上布置風(fēng)電機(jī)組，計(jì)算發(fā)電量及湍流強(qiáng)度、尾流損失等的影響；進(jìn)行方案比較，選擇合理的風(fēng)電機(jī)組間距布置風(fēng)電機(jī)組。

　　4.風(fēng)電場選址的難點(diǎn)

　　4.1缺乏長期的測風(fēng)資料和氣象數(shù)據(jù)

　　中國風(fēng)電發(fā)展較晚，不少新建風(fēng)電場地區(qū)的測風(fēng)資料和氣象數(shù)據(jù)欠缺，甚至是一個空白，然而，風(fēng)電場微觀選址需要獲得該地區(qū)多年積累的風(fēng)況資料和氣象數(shù)據(jù)，這對于正確選址顯得尤為重要，如果沒有這些數(shù)據(jù)，選址就難有準(zhǔn)確而科學(xué)的依據(jù)，可能為機(jī)組安全和部件損壞埋下了潛在的隱患和伏筆。

　　例如：云南地區(qū)，由于云南省風(fēng)電開發(fā)起步較晚，山區(qū)普遍缺乏測風(fēng)資料，這就成為了云南山區(qū)風(fēng)電場選址的第一個難點(diǎn)。

　　湍流強(qiáng)度是建風(fēng)電場的重要指標(biāo)，它對機(jī)組性能和壽命有直接影響。云南省氣象臺均無風(fēng)速脈動觀測記錄，無法進(jìn)行湍流強(qiáng)度計(jì)算。因此，在風(fēng)電場選址時(shí)，湍流對風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行可靠性的影響無法準(zhǔn)確預(yù)測。由于缺乏高山區(qū)的冰凌、濃霧、大雪、雷暴、極端氣溫等災(zāi)害的觀測資料，對風(fēng)電機(jī)組未來運(yùn)行條件的確定缺乏科學(xué)依據(jù)。

　　由此可知，缺乏長期的氣象觀測資料，這成為了當(dāng)今中國不少新建風(fēng)電場、風(fēng)電場選址的難題。

　　我國建風(fēng)電場大部分地區(qū)是屬于人煙稀少的草原，或山地，在這些地區(qū)少有相關(guān)資料和氣象數(shù)據(jù)。當(dāng)興建風(fēng)電場時(shí)，則大都只能依據(jù)一年左右的測風(fēng)塔數(shù)據(jù)，且所建測風(fēng)塔的數(shù)量有限，測得的風(fēng)況資料有限，而沒有長期、全面、準(zhǔn)確的風(fēng)況資料作為微觀選址的依據(jù)。

　　4.2機(jī)位的實(shí)際有效湍流強(qiáng)度難以準(zhǔn)確估算

　　現(xiàn)在，對于風(fēng)電場每個機(jī)位湍流強(qiáng)度的計(jì)算大都依據(jù)測風(fēng)塔數(shù)據(jù)，運(yùn)用用工程軟件對每個機(jī)位的湍流強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，然后對機(jī)位進(jìn)行篩選。

　　在新建風(fēng)電場對機(jī)位湍流強(qiáng)度進(jìn)行估算時(shí)，不能準(zhǔn)確得到每個機(jī)位的湍流強(qiáng)度。一方面，是由于在建風(fēng)電場之前，機(jī)組還沒有建成，不能得到機(jī)組之間的相互干擾尾流真實(shí)的數(shù)據(jù)，因此，不可能獲得每個機(jī)位實(shí)際的風(fēng)況數(shù)據(jù)；另一方面，在自然條件下，風(fēng)況變化的復(fù)雜性、隨機(jī)性以及應(yīng)用軟件的局限性，在運(yùn)用軟件對每個機(jī)位的湍流強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，永遠(yuǎn)都會存在理論與實(shí)際的偏差。

　　因此，通過軟件進(jìn)行風(fēng)電場微觀選址，難以對每個機(jī)位的實(shí)際湍流強(qiáng)度大小做出準(zhǔn)確評估。存在某些風(fēng)電場機(jī)位的有效湍流強(qiáng)度，在大風(fēng)速時(shí)超過IEC-A類標(biāo)準(zhǔn)，或機(jī)組的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從而影響機(jī)組安全及使用壽命，對于這種情況，有必要采取彌補(bǔ)措施對機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性及未來收益進(jìn)行重新評估。

　　5.機(jī)位湍流強(qiáng)度超標(biāo)的處理辦法

　　避免機(jī)組因湍流度過大而造成部件損壞，延長機(jī)組壽命，一方面，在風(fēng)電場新建階段需通過工程軟件對機(jī)組機(jī)位進(jìn)行篩選和布置；另一方面，微觀選址不當(dāng)?shù)娘L(fēng)電場運(yùn)行機(jī)組，需要再次對運(yùn)行機(jī)組的機(jī)位進(jìn)行重新評估和優(yōu)化。

　　當(dāng)風(fēng)電場微觀選址重新確定機(jī)位，或運(yùn)營風(fēng)電場的風(fēng)電機(jī)組實(shí)際有效湍流強(qiáng)度超出其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，為了避免組部件的疲勞破壞和機(jī)組壽命的縮短，視具體機(jī)位的環(huán)境條件和評估情況，可采取以下措施：

　?。?）將該位置換成湍流強(qiáng)度級別更高的機(jī)型。

　?。?）將該機(jī)組移到湍流強(qiáng)度小的位置。

　?。?）調(diào)節(jié)該機(jī)組周圍，尤其是上風(fēng)向風(fēng)電機(jī)組的布置，拉大該機(jī)組與上風(fēng)向機(jī)組之間的距離，使其盡可能少受其他機(jī)組尾流影響。

　?。?）由于湍流強(qiáng)度受地面障礙物和地面粗糙度影響較大，塔筒高度增加，機(jī)組的有效湍流強(qiáng)度減小。因此，在項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性、機(jī)位基礎(chǔ)和塔筒強(qiáng)度允許的條件下，適當(dāng)增加塔筒的高度，把有效湍流強(qiáng)度調(diào)整在機(jī)組允許的范圍之內(nèi)。

　?。?）在現(xiàn)場風(fēng)況測定與機(jī)組性能評估的基礎(chǔ)上，根據(jù)風(fēng)況條件有選擇性地運(yùn)行，如：在湍流強(qiáng)度很大的時(shí)間段，機(jī)組停機(jī)；或者通過機(jī)組控制器程序設(shè)定限定機(jī)組運(yùn)行方位，機(jī)組僅在湍流強(qiáng)度較小的方位運(yùn)行，禁止機(jī)組偏航到湍流強(qiáng)度大的方位運(yùn)行。

　　（6）調(diào)整風(fēng)電場機(jī)組的運(yùn)行模式，即當(dāng)下風(fēng)向風(fēng)電機(jī)組受上風(fēng)向風(fēng)電機(jī)組尾流影響嚴(yán)重時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況關(guān)停部分下風(fēng)向的風(fēng)電機(jī)組。這樣盡管犧牲了一部分發(fā)電量，但可使下風(fēng)向機(jī)組避免了因尾流引起的有效湍流強(qiáng)度過大，從而可降低疲勞載荷，延長下風(fēng)向機(jī)組的使用壽命。

　　6.結(jié)論

　　在新建風(fēng)電場時(shí)，重視風(fēng)電機(jī)組的微觀選址，以減少風(fēng)電機(jī)組的部件損壞，延長機(jī)組壽命。風(fēng)電場微觀選址，應(yīng)以充分、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)作為機(jī)位評估與優(yōu)化的依據(jù)，依靠科學(xué)手段，通過對各種影響因素的綜合考慮，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場的最優(yōu)選址；在風(fēng)電場實(shí)際運(yùn)行的機(jī)組中，如果發(fā)現(xiàn)有微觀選址不當(dāng)?shù)臋C(jī)位，應(yīng)及時(shí)評估并采取措施，權(quán)衡利弊，從而使風(fēng)電場取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。（作者：王明軍　劉麒祥　朱明璽　楊亮）