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周四,三月28,2024
新闻通过尾流转向提高美国风力发电厂的能源生产

通过尾流转向提高美国风力发电厂的能源生产

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Boosting Energy Production at US Wind Plants With Wake Steering

美国风力发电厂通过使用尾流转向实现了 0.8% 的预计年产量增长。

尾流转向是风力发电厂采用的一种策略,涉及使上游涡轮机与风向错位以使尾流偏离下游涡轮机,从而增加工厂的风力发电净产量。

In 可再生与可持续能源杂志,由 AIP Publishing 提供,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大量美国陆上商业风力发电厂的能源产量。

虽然由于不利的气象条件或涡轮机布局,一些电厂显示出较少的尾流转向潜力,但一些风力发电厂是理想的候选者,可以从尾流转向控制中受益匪浅。

总体而言,对于所调查的一组风力发电厂,预测的平均年产量增长为 0.8%。 此外,研究人员发现,在使用尾流转向的风力发电厂上,风力涡轮机可以更紧密地放置在一起,将给定区域的发电量增加近 70%,同时保持相同的发电成本。

风力涡轮机尾流转向

示例风力设备的尾流转向示意图。 风力涡轮机与风不对齐,以将尾流从下游涡轮机重定向。 蓝色区域表示由尾流引起的较低风速。 学分:埃里克·西姆利,NREL

“我们惊讶地发现,即使在考虑了不同风力发电厂的尾流损失之后,尾流转向的潜在能量改进仍然存在很大的可变性,”作者 David Bensason 说。

就像雨伞可以投下阴影一样,风力涡轮机在其转子下游产生一个更慢、更湍流的气流区域,这被称为尾流。 当这些尾流流入另一个涡轮机时,它们会降低其发电能力。

尾流转向策略通过偏移转子面和来风方向之间的角度来“引导”这些尾流远离涡轮机。 该技术牺牲了一些涡轮机的功率效率,以提高整个风力发电厂的性能。 只有在有尾流损失开始时,尾流转向才能增加能量产生。 因此,对于尾流损失较高的风力发电厂,尾流转向的好处往往会增加。

该研究是最早使用 NREL 开发的 Gauss-Curl-Hybrid 尾流模型的研究之一。 该模型比以前的模型更准确地预测风力发电厂的尾流行为,并捕捉到在大型发电厂中更为突出的影响。 研究人员还结合了几个公开可用的数据库和工具,这些数据库和工具共同使研究美国风力发电厂的大量样本的尾流转向潜力成为可能。

“我们希望这项研究强调了美国现有大量商业风力发电厂样本的尾流转向潜力,能够激励风力发电厂所有者在他们的风力发电厂中实施尾流转向,以增加能源产量并有助于使风能成为广泛部署的负担得起的清洁能源,”共同作者 Eric Simley 说。

参考:“美国陆基风力发电厂尾流转向潜力的评估”由 D. Bensason、E. Simley、O. Roberts、P. Fleming、M. Debnath、J. King、C. Bay 和R. Mudafort,18 年 2021 月 XNUMX 日, 可再生与可持续能源杂志.
DOI:10.1063 / 5.0039325

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