斯坦福大學(xué)近日公布了一項研究成果，可以顯著提高風(fēng)場發(fā)電量，尤其對于低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)場，發(fā)電量增長甚至接近50％！

尾流效應(yīng)

尾流效應(yīng)是指風(fēng)力發(fā)電機從風(fēng)中獲取能量的同時在其下游形成風(fēng)速下降的尾流區(qū)。若下游有風(fēng)機位于尾流區(qū)內(nèi)，下游風(fēng)機的輸入風(fēng)速就低于上游風(fēng)機的輸入風(fēng)速。尾流效應(yīng)造成風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)速分布不均，影響風(fēng)電場內(nèi)每臺風(fēng)機的運行狀況，進一步影響風(fēng)電場運行工況及輸出；且受風(fēng)電場拓?fù)?、風(fēng)輪直徑、推力系數(shù)、風(fēng)速和風(fēng)向等因素影響。

尾流效應(yīng)“終結(jié)者”，發(fā)電量暴漲

這項名為“尾流轉(zhuǎn)向”的研究，通過在整個風(fēng)電場中根據(jù)主風(fēng)向逐行偏轉(zhuǎn)風(fēng)機，來改善這一問題。


在加拿大阿爾伯塔省的TransAlta Renewables風(fēng)電場進行的測試顯示，在使用“尾流轉(zhuǎn)向”策略后，風(fēng)場平均發(fā)電量提升了7%~13%，而在風(fēng)速較低時，風(fēng)場發(fā)電量提升了增加了47％！并且，還減少了因風(fēng)速變化而造成的發(fā)電量大幅波動。

項目研究者，來自斯坦福大學(xué)土木、環(huán)境和機械工程教授John Dabri表示：“為了實現(xiàn)可再生能源發(fā)電的全球目標(biāo)，我們需要找到從現(xiàn)有風(fēng)電場獲得更多能源的方法。一直以來，風(fēng)電場研究的重點一直是風(fēng)電場中單臺風(fēng)機的性能，但實際上應(yīng)該考慮整個風(fēng)場，而不僅僅是其各個部分的總和。”

在使用“尾流轉(zhuǎn)向”的策略后，前排風(fēng)機的發(fā)電量會降低，但由于尾流效應(yīng)的減小，后排風(fēng)機的發(fā)電量顯著增加。

“尾流轉(zhuǎn)向”也有助于風(fēng)場的電力輸出更平穩(wěn)，特別是在低風(fēng)速地區(qū)運行的風(fēng)場。大量的風(fēng)機在原本輸入極低的風(fēng)速條件下，局部位置的風(fēng)機發(fā)電量提高了72%。

優(yōu)點不止一個

其實，“尾流轉(zhuǎn)向”并非全新的研究，此前也有許多專家和學(xué)者認(rèn)識到了它在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的潛力，但直到最近才通過測試驗證了這一理論。

有些運營商擔(dān)心，所有風(fēng)機轉(zhuǎn)向，長期來說是否會影響風(fēng)機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而測試結(jié)果卻恰恰相反，“尾流轉(zhuǎn)向”不僅不會損害風(fēng)機結(jié)構(gòu)，反而會減少機械疲勞。


目前，測試在繼續(xù)進行，以收集更多的數(shù)據(jù)進行下一步研究。一旦確認(rèn)“尾流轉(zhuǎn)向”策略的有效性，這將不僅僅是運行策略，而是會應(yīng)用到風(fēng)場的設(shè)計階段，按照運行時使用“尾流轉(zhuǎn)向”策略來考慮尾流效應(yīng)，這樣排布風(fēng)機密度更大，從而提高風(fēng)場土地利用率和發(fā)電量。