预测大型风场功率的动量可用性的分析模型
摘要：风机尾流和农场-大气相互作用影响着风电场的发电量。对于大型海上风电场来说，农场-大气相互作用通常是更显著的影响。本研究提出了一种预测农场-大气相互作用影响的“动量可利用因子”的分析模型。该模型使用稳态准一维流动假设，模拟了净对流、压力梯度驱动和湍流混合的效应。湍流混合采用了自相似垂直剪切应力分布的模型。我们使用该模型与“双尺度动量理论”预测了大型有限尺寸风电场的发电量。该模型与传统中性边界层中的风电场大涡模拟（LES）的现有结果相符合。该模型通过考虑未扰动的大气边界层垂直剪切应力分布来捕捉大气边界层高度对农场性能的大部分影响。尤其是，该模型对于典型的错开式风电场的发电量预测误差一般在5％以下。该模型提供了一种新颖的方法，能够立即预测大型风电场的发电量，包括农场阻塞效应。此外，还提出了进一步简化该模型以解析预测“风能可采用因子”的方法。本研究提供了一种新的框架来模拟农场-大气相互作用。未来的研究可以利用这一框架更好地建模大型风电场。
作者：Andrew Kirby and Thomas D. Dunstan and Takafumi Nishino
论文ID：2306.08088
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-23