湍流强度.pdf

PN4-02 风场湍流强度的计算及其对风电机组选型的 影响 王承凯 （龙源电力集团公司） 摘要：本文从IEC61400－1风电机组安全等级标准引出了风场湍流强度这一重要参数，在分析了湍流强度的含义 及其产生的原因后，针对湍流强度计算中常见的几个误区进行了分析说明，并给出了湍流强度计算时测风塔的选 择原则，最后给出了有效湍流强度超标的几种处理方式。本文对于充分认识湍流强度、正确计算风场湍流强度和 风电机组选型具有一定的指导意义。 关键词 风场 湍流强度 风电机组 选型 1 关于 IEC61400-1 IEC61400 风力发电机组系列标准由 IEC （国际电工委员会）制定，内容涵盖风力发电机组 m 的各个方面，如设计标准、安全要求、运行性能测试、载荷测试、噪声测量、电能质量、叶片测 o c 试、防雷击保护、机型认证以及远程监控系统等。其中 IEC61400-1 是关于风力发电机组的安全 . 要求，由IEC 第 88 技术委员会－风力发电机组工作组制定，是风力发电机组最基本的标准之一， r 其适用于扫风面积不小于 40 平方米的风力机。该标准具体规定了风力发电机组的设计、制造、 a l 安装、维护以及在特定环境条件下运行的安全要求，涉及到风力发电机组的各子系统，如控制和 o 保护机构、内部电气机构、机械系统、叶轮系统、支承机构以及电气联接设备等，目的在于避免 s 风力发电机组在寿命期内的意外损坏。 o IEC61400-1 目前的最新版本是2005 年 8 月发布的第三版，其中第一版 1994 年发布，第二 m 版 1999 年发布。现在市场上流行的大多数风力发电机组是依据 IEC61400-1 第二版或者第三版设 i 计的。 s . 2 风力发电机组的等级标准 w 为保证风力发电机组的安全性和长期稳定可靠运行，风力发电机组的设计需要考虑运行环境 条件和电力环境的影响，这些影响主要体现在载荷、适用寿命和正常工作等几个方面。各类环境 w 条件分为正常外部条件和极端外部条件，其中正常外部条件涉及的是长期疲劳载荷和运行状态。 w 极端外部条件出现机会很少，但它是潜在的临界外部设计条件。风电机组载荷设计需要同时考虑 这些外部条件和风力机运行模式。 为了最大限度地利用特定风场的风能资源，同时保证风力发电机组的安全可靠运行， IEC61400-1 对风力发电机组进行了安全分级。 风况是风力发电机组承受的最基本的外部载荷条件，因此风电机组安全等级分类的主要参数 是风况。轮毂高度处的年平均风速、湍流强度以及极端风况是 IEC61400-1 进行风机分类的三个 主要参数，其中极端风况主要包括极端风速、极端风切变以及风速、风向的迅速变化等，而风机 轮毂高度处 50 年一遇 3 秒钟极大风速或者 10 分钟