Page 202 - 新能源风力发电技术及其发展研究

第七章 风力发电场的规划与建设

减少因湍流引起的载荷波动；当尾流影响减弱时，再恢复正常的桨距角设置，提
高发电效率。还可以采用主动尾流控制技术，如在风机上安装特殊的导流装置或
喷射装置，主动改变尾流的形状和流向，降低尾流的湍流强度，提高下游风机的

风能利用效率。
4. 湍流监测与预警系统
建立完善的湍流监测与预警系统对于风机布局优化和安全运行至关重要。通
过在风电场内安装高精度的湍流传感器，如激光多普勒风速仪、热线风速仪等，

实时监测风速、风向以及湍流强度等参数的变化。这些传感器分布在风电场的不
同位置，形成一个监测网络，能够全面准确地掌握风电场内的湍流分布情况。例
如，在每台风机周围以及风机阵列之间设置多个传感器，每隔 1~5 秒采集一次数
据，并通过无线传输技术将数据传输到中央控制系统。中央控制系统利用大数据

分析和人工智能算法，对监测数据进行处理和分析，预测湍流的发展趋势和可能
对风机造成的影响。当监测到湍流强度超过预设阈值时，系统立即发出预警信号，
通知风电场运维人员采取相应的措施，如调整风机运行参数、启动备用电源或暂
停部分风机运行等，以保障风机的安全稳定运行，同时也为进一步优化风机布局

提供依据。
（三）数值模拟与模型试验辅助
1. 计算流体力学（CFD）模拟
随着计算机技术的发展，计算流体力学（CFD）模拟在风机布局优化中发挥

着越来越重要的作用。CFD 模拟可以对风电场的气流场进行详细的数值计算，考
虑各种因素如地形、风机位置、风速风向等对气流的影响。通过建立精确的三维
风电场模型，输入实际的地形数据和风机参数，CFD 模拟能够预测不同风机布局
方案下的风速分布、湍流强度等关键指标。例如，在一个复杂地形的风电场规划

中，利用 CFD 模拟可以分析在不同山脊和山谷位置布置风机后的气流变化情况，
直观地展示出哪些位置会产生较强的湍流，哪些位置能够获得较好的风能资源。
这样可以在实际建设之前，对多种布局方案进行评估和比较，选择最优的风机布
局。此外，CFD 模拟还可以用于研究风机的微观运行环境，如风机叶片周围的气

流流动细节，分析叶片表面的压力分布和气流分离情况，为风机叶片的优化设计
提供依据。通过模拟不同叶片形状、扭转角度和粗糙度等因素对风机性能的影响，
设计出更高效、更稳定的风机叶片，进一步提高风机的发电效率和可靠性。

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