風(fēng)電場中的風(fēng)機往往在大氣湍流和風(fēng)機尾流形成的復(fù)雜環(huán)境中工作，在風(fēng)資源分析過程中，湍流一直是一個重要的指標(biāo)。

在風(fēng)電業(yè)內(nèi)，湍流是個神奇的概念，經(jīng)常出現(xiàn)在諸如風(fēng)機齒輪箱損壞，葉片開裂，基礎(chǔ)開縫，發(fā)電量不達標(biāo)的分析報告中?？赏牧鞯降资鞘裁茨?？

什么是湍流

湍流是流體的一種流動狀態(tài)。當(dāng)流速很小時，流體分層流動，互不混合，稱為層流，也稱為穩(wěn)流或片流；逐漸增加流速，流體的流線開始出現(xiàn)波浪狀的擺動，擺動的頻率及振幅隨流速的增加而增加，此種流況稱為過渡流；當(dāng)流速增加到很大時，流線不再清楚可辨，流場中有許多小漩渦，層流被破壞，相鄰流層間不但有滑動，還有混合。這時的流體作不規(guī)則運動，有垂直于流管軸線方向的分速度產(chǎn)生，這種運動稱為湍流，又稱為亂流、擾流或紊流。

風(fēng)機設(shè)計是如何界定湍流的呢？專家們想到了萬能的統(tǒng)計學(xué)方法，根據(jù)IEC61400（由IEC制定的風(fēng)力發(fā)電機組系列標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定，湍流強度（turbulenceintensity，簡寫為TI）是指10分鐘內(nèi)風(fēng)速隨機變化幅度大小，是10分鐘平均風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)偏差與同期平均風(fēng)速的比率，是風(fēng)電機組運行中承受的正常疲勞載荷，是IEC61400-1風(fēng)機安全等級分級的重要參數(shù)之一。

湍流產(chǎn)生的原因主要有兩個,一個是當(dāng)氣流流動時,氣流會受到地面粗糙度的摩擦或者阻滯作用，另一個原因是由于空氣密度差異和大氣溫度差異引起的氣流垂直運動。通常情況下，上述兩個原因往往同時導(dǎo)致湍流的發(fā)生。在中性大氣中，空氣會隨著自身的上升而發(fā)生絕熱冷卻，并與周圍環(huán)境溫度達到熱平衡，因此在中性大氣中，湍流強度大小完全取決于地表粗糙度情況。

湍流對風(fēng)機安全性的影響

風(fēng)機設(shè)計有標(biāo)準(zhǔn)可循，可是大自然的風(fēng)卻并不那么懂規(guī)矩，我們就需要在根據(jù)特定風(fēng)場的湍流條件來選擇風(fēng)機。

在風(fēng)場湍流水平超過風(fēng)機設(shè)計水平的情況下，按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)制造出來的風(fēng)機就很難達到預(yù)期壽命，原本設(shè)計壽命20年的風(fēng)機，在10年甚至8年的時候，葉根、主軸、機艙底板等結(jié)構(gòu)件就可能因為長期疲勞超出設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)而導(dǎo)致的損壞，這樣風(fēng)電場收益將難以實現(xiàn)。

那么湍流超標(biāo)的情況下，風(fēng)機是否就一定不能適用呢？考慮到風(fēng)機設(shè)計參數(shù)一般高于現(xiàn)場風(fēng)況指標(biāo)，通?？梢栽诮?jīng)驗范圍內(nèi)提出做載荷仿真以確認(rèn)安全性的需求。比如設(shè)計年均風(fēng)速為8m/s，湍流為A類的風(fēng)機。當(dāng)某風(fēng)機位湍流0.162，但年平均風(fēng)速只有7m/s的情況下，我們就可以嘗試將機位處的參數(shù)加入到風(fēng)機設(shè)計的模型中，通過仿真，來判斷風(fēng)機是否能夠滿足這種風(fēng)場條件下的安全性要求。如果可以滿足，那么這款風(fēng)機就可以適用于該風(fēng)電場。

湍流對發(fā)電量的影響

歸根結(jié)底，大家最在意的還是咱們風(fēng)場能發(fā)多少“真金白銀”。但說到湍流對風(fēng)場實際發(fā)電量的影響，不得不首先提到靜態(tài)功率曲線和動態(tài)功率曲線。目前行業(yè)內(nèi)很多場合下，在評估發(fā)電量的時候所使用的功率曲線仍然為“靜態(tài)功率曲線”，這是非常不科學(xué)的，因為靜態(tài)功率曲線是假設(shè)環(huán)境湍流為0的情況下繪制出來的理想條件功率曲線，在現(xiàn)實環(huán)境中是不可能存在的，這會造成對發(fā)電量評估的嚴(yán)重高估?？茖W(xué)的方法應(yīng)該是根據(jù)評估場址的實際環(huán)境湍流，采用與之相應(yīng)的“動態(tài)功率曲線”，為評估電量提供更明確和真實的參考。