Турбины в ветроэнергетике часто работают в сложных условиях, создаваемых атмосферной турбулентностью и следом турбины, а турбулентность всегда была важным показателем в процессе анализа ветровых ресурсов.
В ветроэнергетике турбулентность — это магическое понятие, часто встречающееся в аналитических отчётах, например, о повреждении редуктора ветрогенератора, трещинах лопастей, трещинах фундамента, несоответствии выработки электроэнергии стандартам. Но что же такое турбулентность?
Что такое турбулентность, влияющая на ветряную турбину?
Турбулентность — это состояние потока жидкости. Когда скорость потока очень мала, поток жидкости слоистый, не перемешивается, это называется ламинарным течением, также известным как стационарный поток или поток листа; постепенно увеличивая скорость потока, линия потока жидкости начинает появляться волнообразные колебания, частота и амплитуда колебаний увеличиваются с увеличением скорости потока, это состояние потока известно как переходный поток; когда скорость потока увеличивается до большого количества линий потока больше не различимы, в поле потока появляется много мелких вихрей, ламинарный поток разрушается, не только между соседними слоями потока скользит, но и перемешивается. Также происходит перемешивание. В это время жидкость движется нерегулярно, существуют перпендикулярно оси потока трубы в направлении генерируемой скорости, это движение называется турбулентностью, также известным как турбулентность, возмущенный поток или турбулентный поток.
Как определяется турбулентность при проектировании вентилятора? Эксперты используют всемогущий статистический метод. Согласно IEC61400 (серии стандартов для ветровых турбин, разработанных МЭК), интенсивность турбулентности (turbulenceintensity, сокращенно TI) относится к величине случайного изменения скорости ветра за 10-минутный период и представляет собой отношение стандартного отклонения средней скорости ветра за 10 минут к средней скорости ветра за тот же период времени. Это нормальная усталостная нагрузка, которую выдерживают ветровые турбины во время эксплуатации, и является одним из важных параметров классификации безопасности ветровых турбин по IEC61400-1.
Существует две основные причины турбулентности: одна из них заключается в том, что при движении воздушного потока он подвергается воздействию трения или блокирующего эффекта неровностей поверхности, а другая — в вертикальном перемещении воздушного потока из-за разницы в плотности воздуха и температуре атмосферы. Как правило, обе эти причины действуют одновременно, приводя к турбулентности. В нейтральной атмосфере воздух адиабатически охлаждается по мере подъёма и достигает теплового равновесия с температурой окружающей среды, поэтому интенсивность турбулентности в нейтральной атмосфере полностью зависит от шероховатости поверхности.
Влияние турбулентности на безопасность ветряных турбин
Конструкция турбин стандартизирована, но природные ветры не столь дисциплинированы, и нам приходится выбирать турбины с учетом условий турбулентности в заданном ветровом поле.
В ветровом поле уровень турбулентности превышает проектный уровень вентилятора, в соответствии со стандартом проектирования при изготовлении вентилятора очень сложно достичь ожидаемого срока службы; изначальный проектный срок службы вентилятора составляет 20 лет, но через 10 или даже 8 лет из-за длительной усталости основание лопасти, шпиндель, пол гондолы и другие конструктивные элементы могут выйти за рамки проектного стандарта и повредиться, поэтому ветряная электростанция будет трудно получить доход.
Если турбулентность превышает стандарт, то ветряная турбина обязательно неприменима? Учитывая, что параметры конструкции ветряной турбины, как правило, выше показателей ветровых условий на месте, обычно можно выдвинуть эмпирический диапазон для выполнения моделирования нагрузки, чтобы подтвердить требования безопасности. Например, проектирование среднегодовой скорости ветра 8 м / с, турбулентность для вентилятора класса А. Если турбулентность местоположения вентилятора 0,162, но среднегодовая скорость ветра составляет всего 7 м / с, мы можем попытаться добавить параметры в местоположении модели конструкции вентилятора, посредством моделирования, чтобы определить, может ли вентилятор соответствовать требованиям безопасности для этих условий ветрового поля. Если они могут быть удовлетворены, то эта турбина может быть подходящей для этой ветряной электростанции.
Влияние турбулентности на выработку электроэнергии ветровыми турбинами
В конечном счёте, нас больше всего волнует, сколько «реальных денег» могут генерировать наши ветряные электростанции. Но когда речь идёт о влиянии турбулентности на фактическую выработку электроэнергии ветряными электростанциями, мы должны прежде всего упомянуть статическую и динамическую кривые мощности. В настоящее время в отрасли при оценке выработки электроэнергии часто используется кривая мощности для «статической кривой мощности», что крайне ненаучно, поскольку статическая кривая мощности предполагает, что турбулентность окружающей среды, соответствующая идеальным условиям построения кривой мощности, в реальных условиях невозможна, что приведёт к серьёзному завышению оценки выработки электроэнергии. Это может привести к существенному завышению оценки выработки электроэнергии. Научный подход должен заключаться в использовании соответствующей «динамической кривой мощности», основанной на фактической турбулентности окружающей среды в месте оценки, чтобы обеспечить более чёткую и реалистичную основу для оценки электроэнергии.
Boland Renewable Energy Co., LTD Как интегрированная новая энергетическая компания, предоставляющая вам высококачественные интегрированные решения для энергии ветра, солнечной энергии и систем хранения энергии. Boland теперь является дочерней компанией CRRC и отвечает за зарубежное расширение ветровой энергетики CRRC. и бизнес солнечной энергии. У нас есть относительно полная внутренняя цепочка поставок, сервисная сеть и отличное качество продукции и технологии.
Boland Обеспечить EPC электростанции, инвестиции и приобретение электростанции.
Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам, если вам нужна техническая поддержка. Приветствуем наше сотрудничество!
Моя электронная почта: marketing@boland-hydroturbine.com
Вашингтон: +8613923745989
