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尾流转向有可高宫惠子能提高美国风力发电厂的能源产量

技术工程 2021-11-12 21:54:37

Wake steering potentially boosts energy production at US wind plants示例风力发电站尾流转向示意图。风力涡轮机与风错位,以改变其尾流方向,使其远离下游涡轮机。蓝色区域表示尾流导致的较低风速。信贷:埃里克·辛利,NREL·威克转向是风力发电厂采用的一种策略,包括将上游涡轮机与风向错位,以使尾流偏离下游涡轮机,从而增加发电厂的风力净产量。在《可再生和可持续能源杂志》上,美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员展示了尾流转向如何增加美国商用陆上风力发电厂的大量样本的能源生产。

尽管由于不利的气象条件或涡轮机布局,一些电厂表现出较少的尾流转向潜力,但几个风力发电厂是可以从尾流转向控制中大大受益的理想候选。

总的来说,对于所调查的风力发电场,预测的平均年产量增益为0.8%。此外,研究人员发现,在使用尾流转向的风力发电站上,风力涡轮机可以更紧密地放置在一起,在保持相同的发电成本的同时,将给定区域的发电量增加近70%。

作者大卫·本萨森说:“我们惊讶地看到,即使考虑到不同风力发电站的尾流损失,尾流转向带来的势能改善仍然存在很大的可变性。

就像雨伞可能会投下阴影一样,风力涡轮机会在转子下游形成一个速度较慢、更湍流的气流区域,这就是所谓的尾流。当这些尾流流入另一个涡轮机时,它们会降低涡轮机的发电能力。

尾流控制策略通过偏移转子面和来风方向之间的角度来“控制”这些尾流远离涡轮机。这种技术牺牲了一些涡轮机的功率效率,以提高整个风力发电站的性能。如果启动时有尾流损失,尾流转向只能增加能量产生。因此,对于尾流损失较高的风力发电站,尾流转向的好处往往会增加。

这项研究是最早使用高斯-卷曲-混合尾流模型的研究之一,该模型是NREL提出的。该模型比以前的模型更准确地预测风力发电站的尾流行为,并捕捉到在大型发电站中更突出的影响。研究人员还结合了几个公开可用的数据库和工具,使得对大量美国风力发电场样本的尾流转向潜力的研究成为可能。

合著者埃里克·辛利(Eric Simley)表示:“我们希望这项研究能够激励风力发电厂所有者在其风力发电厂实施尾流转向,以提高能源产量,并有助于使风能成为一种广泛使用的负担得起的清洁能源。”。

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