在优化风力涡轮机生产时,尺寸很重要。具有较长叶片的较高塔通常捕获更大,更强的风以用于发电。然而,涡轮机尺寸只是成功风电场的一个重要特征。风场的选址和涡轮机放置也很关键。根据加州大学圣巴巴拉分校的研究人员的说法,风力涡轮机很少“与其他人一起玩得很好”。
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在最大化项目的能源生产方面,风力涡轮机相对于彼此的选址方式也很重要。
尾流效应的影响
“我们一直在设计自己使用的涡轮机,但我们几乎不再单独使用它们。”加州大学圣塔芭芭拉分校机械工程教授Paolo Luzzatto-Fegiz说。(来源:Phys.org)。一段时间以来,开发人员已经意识到涡轮机间距和整体风电场布局可能会降低尾流效应项目的效率和生产。这意味着风速对涡轮机的影响将影响并减少风对其后的涡轮机的影响。
基本上,第一台涡轮机产生阻力,降低下游风速。结果是:由于风力较弱,现场的许多涡轮机可能在减少的容量下工作。Luzzatto-Fegiz称之为“减少风速回归。”换句话说,在现场增加更多的风力涡轮机可能会导致更多的阻力和更少的生产。
Luzzatto-Fegiz和他的英国剑桥大学的合着者Colm-cille P. Caulfield表示,关键是要让所有涡轮机都能进入高速气流 - 例如上面的风流(而不是之间)涡轮机。然而,这说起来容易做起来难。研究发现,即使借助数学模型,开发风电场的最佳布局也很困难。
Penn State Behrend和大不里士大学(伊朗)的研究人员接受了挑战,并一直致力于通过基于生物地理学优化或BBO的算法改进风选址。该方法着眼于自然,以及动物如何自然地分配自己,以充分利用他们的环境来满足他们的需求。
“通过从动物行为创建数学模型,研究人员可以在其他情景中计算物体的最佳分布,例如风电场上的涡轮机,”Phys.org在该研究中报道。
BBO可能听起来像是一个延伸,但据研究人员称,该方法可以最大限度地减少计算结果。它们还包含其他变量,“包括真实的市场数据,表面的粗糙度 - 影响风中的功率 - 以及每个涡轮机接收的风量。”此外,通过使用气象记录和制造商统计数据,算法进一步增强。(这些结果在2018年11月的“清洁生产杂志”上发表在线)。
在国家可再生能源实验室(NREL)和合作伙伴提供的能源部资助报告“自然能源”中出现的“由于风力发电不协调而产生的风力涡轮机尾流效应的成本和后果”发现,风力发电场的尾迹已经被发现延伸到25英里。更重要的是,美国(2016年)近90%的个别风力发电站位于另一个风力发电厂的25英里范围内 - 这意味着所有这些站点都可能出现尾流效应。