分布式风电是一种就地开发、就地消纳的开发模式,能够有效地提高能源利用效率、推动地方经济社会发展,已经成为我国风电行业未来的发展重点之一。其靠近用户侧的特点,决定了开发环境与传统的集中式风电在风资源稳定性及地表环境等方面均存在较大差异,进而影响到风电场的整体运行效益。此外,分布式风电中微观选址工作也存在较多的布局约束,如土地、输电条件等影响,决定了其布局工作需要更加灵活。因此,探究风切变效应、湍流效应等造成风资源不稳定的大气边界因素对风力机尾流特性、尾流干涉的影响,在分布式风电的布局优化工作中就显得尤为重要。本文围绕数值方法的适用性、自然风特征对风力机的影响、分布式风电布局优化三个方面展开。主要内容如下:(1)数值计算基于雷诺时均RANS方法,风轮旋转通过滑移网格实现,湍流效应、风切变效应通过入口边界及场函数实现。为保证研究过程中数值的精确性,通过无关性验证确定网格划分精度;粘性计算中的湍流模型,分别就功率特性、尾流分布两方面与公开实验进行对比验证,综合相对误差结果显示SST k-?湍流模型的数值计算结果较为准确。(2)探究自然风特征对大型风力机的影响,可以为布局工作提供可靠的依据。自然风特征包括大气边界层中最为明显的湍流效应以及风切变效应等。分别选取不同的入流湍流强度和风切变指数代表不同的自然风入流状态,开展单风力机三维流动数值计算。除功率特性外,重点探究了尾流特性的扩散机理,研究表明复杂的自然风可加速尾流的扩散和混合,促进尾流的恢复,但风力机的运行效益会出现一定程度的亏损。(3)对风力机之间尾流干涉现象展开双风力机三维流动数值计算。通过串列、并列、错列三种布置方式的分析,确定最佳布置方式。并对施加入流湍流、风切变入流对尾流干涉的影响程度进行评估,指导分布式风电复杂环境下的布局优化。借鉴现有的集中式风电的最优布局范围经验,对比两种盛行风条件下的风场,结合WAs P和CFD方法,通过对比不同间距、偏向角下的发电量、尾流损失、经济指标、布局效率等因素进行布局优化,为分布式风电的开发提供参考依据。结果表明,高湍流地区和风切变地区均会促进上游风力机的尾流恢复,布置间距可以适当减小;错列布置更加适用于实际工程,间距d≥4D,偏向角在50°～70°,能够更好的实现灵活布局。