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

尾流效應

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

尾流效應“終結者”，發(fā)電量暴漲

這項名為“尾流轉向”的研究，通過在整個風電場中根據主風向逐行偏轉風機，來改善這一問題。


在加拿大阿爾伯塔省的TransAlta Renewables風電場進行的測試顯示，在使用“尾流轉向”策略后，風場平均發(fā)電量提升了7%~13%，而在風速較低時，風場發(fā)電量提升了增加了47％！并且，還減少了因風速變化而造成的發(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，我們需要找到從現(xiàn)有風電場獲得更多能源的方法。一直以來，風電場研究的重點一直是風電場中單臺風機的性能，但實際上應該考慮整個風場，而不僅僅是其各個部分的總和。”

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

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

優(yōu)點不止一個

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

有些運營商擔心，所有風機轉向，長期來說是否會影響風機結構的穩(wěn)定性，而測試結果卻恰恰相反，“尾流轉向”不僅不會損害風機結構，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)據進行下一步研究。一旦確認“尾流轉向”策略的有效性，這將不僅僅是運行策略，而是會應用到風場的設計階段，按照運行時使用“尾流轉向”策略來考慮尾流效應，這樣排布風機密度更大，從而提高風場土地利用率和發(fā)電量。