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基于尾流效应的海上风电场有功出力优化
随着清洁能源的重要性越来越被人们关注，海上风电场逐渐成为世界各国投资的重点项目之一。然而，由于海上风电场建设预算高，环境条件复杂，其发电功率的稳定性和经济性等问题成为了制约其发展的重要因素之一。
本文将针对海上风电场基于尾流效应的有功出力进行优化，从解释尾流效应和尾流影响到了风机性能的角度出发，详细地探讨优化方案及其优化效果，最终为海上风电场的高效发电提供借鉴。
一、尾流效应和尾流影响对风机性能的影响
在海上风电场中，由于风机之间距离相对较短，风机叶轮旋转所形成的气流就像涡流一样，会对后续风机的运动状况产生影响，这就是尾流效应。当多台风机联合工作时，前面的风机所产生的尾流会影响后面风机的效率和功率。因此，针对风机的尾流效应进行优化成为了提升海上风电场发电效率的关键点。
尾流现象的主要影响有以下几个方面：
1.输送效率降低：由于风机的叶轮旋转所产生的尾流，后续风机的叶轮受到其影响，其叶片在穿越气流时会受到扰动，导致能量流失，效率降低；
2.强制换向：风机的尾流会离开原来的轨迹，去影响后续风机，后续风机的各个部分受到不同程度的受力作用，摆动方向，被强制改变路径，而与方向呈90度角的水平或垂直方向的风能仍然可以被后续风机利用，降低了风能利用的效率；
3.上升风流量减少：后续风机的气流受到强制换向的影响，不能及时地到达预定的垂直高度，导致上升气流量减少，进一步影响发电。
二、尾流优化方案及其优化效果
为了解决尾流现象可能产生的负面影响，我们可以从风机配位、风速监测、风机启停控制、风机扭矩控制等方面入手，根据实际情况进行优化。
1.风机配位优化
风机配位优化是指通过改变风机之间的间距或排列顺序来减少尾流效应。一定的间距可以增加风机吸流口面积，从而加强风场的输送能力，但是如果加强到一定程度，风机之间的间距就会对风力发电有不利影响。因此，配位优化不仅要保证风机的最高功率系数（Cp值）、风机间的效率，还要考虑劣化效应、风速变化和容错性等因素。
2.风速监测和风机启停控制
风速监测和风机启停控制模式更为先进，这是基于风场按功率所运行的控制模式。为了减少尾流效应，风速监测和风机启停控制模式可以调节每个风机的输出功率，通过控制风机的转速来减少尾流效应。此外，风速监测和风机启停控制模式还可以根据实际情况进行风机的启停控制，及时地响应气候的变化，以避免从风机出发的尾流影响到下游风机。
3.风机扭矩控制
风机扭矩控制，则是基于风机的功率系数与风速等条件进行数值模拟计算，在风速随机波动和灵活转动时自动调节风机的扭矩。这种控制模式可以使风机叶片在不同的气流条件下保持最佳角度，使发电效率得到最大限度的提高。
三、结论
尾流效应是发电功率稳定性及经济性的重要影响因素。尾流效应优化的目的是尽可能避免发生尾流效应，或者降低尾流效应对发电的影响。通过对风机配位、风速监测、风机启停控制、风机扭矩控制等的优化，可以一定程度地减少尾流效应，提高海上风电场的稳定性和经济性。
与此同时，尾流优化方案需根据实际情况进行针对性的分析，以达到最佳优化效果，才能更好地推动海上风电场的高效发电。