北(běi)極星風力發電網訊:風電機組尺寸對(duì)于風電機組的(de)設計生産十分(fēn)重要，具有更長(cháng)葉片和(hé)更高(gāo)塔架的(de)機組通(tōng)常可(kě)以捕獲到更大(dà)更強的(de)風能用(yòng)來(lái)發電。然而，風電機組的(de)尺寸隻是成功風電場(chǎng)的(de)一個(gè)重要特征，風場(chǎng)的(de)選址和(hé)風電機組排布方案也(yě)很關鍵。根據加州大(dà)學聖巴巴拉分(fēn)校研究人(rén)員(yuán)的(de)說法，風電機組很少能夠“與其他(tā)機配合的(de)很好”。
（來(lái)源：微信公衆号“風電峰觀察”ID：windeye2015）
加州大(dà)學聖塔芭芭拉分(fēn)校機械工程教授Paolo Luzzatto-Fegiz說：“我們一直以來(lái)都在單獨設計我們要使用(yòng)的(de)風電機組，但我們幾乎不從來(lái)沒有單獨使用(yòng)過它們。”一段時(shí)間以來(lái)，開發人(rén)員(yuán)已經意識到風電機組間距和(hé)風電場(chǎng)整體布局的(de)優化(huà)可(kě)以降低尾流效應對(duì)項目效率和(hé)發電量的(de)影(yǐng)響效果。這(zhè)意味著(zhe)前排風電機組對(duì)風速的(de)影(yǐng)響将會影(yǐng)響并減少來(lái)流風速對(duì)後排機組的(de)影(yǐng)響，進而降低後排機組的(de)發電量。
本質上，當風速經過第一台風電機組後，收到阻力影(yǐng)響，使得(de)下(xià)遊風速降低。結果是由于流經後排風機的(de)風力較弱，使得(de)現場(chǎng)的(de)很多(duō)風機隻能在減少的(de)容量下(xià)工作。換句話(huà)說，在現場(chǎng)增加更多(duō)的(de)風電機組可(kě)能會導緻更大(dà)的(de)尾流損失和(hé)更少的(de)發電量。
Luzzatto-Fegiz和(hé)他(tā)的(de)英國劍橋大(dà)學的(de)合作者Colm-cille P. Caulfield表示，關鍵是要讓所有風電機組都能夠接收到高(gāo)速的(de)來(lái)流――比如前排風機感受到的(de)來(lái)流，而非中間機組感受到的(de)來(lái)流。然而，這(zhè)種思路說起來(lái)容易做(zuò)起來(lái)難。研究發現，即使借助數學模型，設計風電場(chǎng)的(de)最佳布局也(yě)是很困難的(de)。
賓州州立大(dà)學貝倫德學院和(hé)大(dà)不裏士大(dà)學（伊朗）的(de)研究人(rén)員(yuán)接受了(le)這(zhè)一挑戰，并一直緻力于通(tōng)過基于生物(wù)地理(lǐ)學優化(huà)的(de)算(suàn)法改進風場(chǎng)選址。該方法著(zhe)眼于自然，以及動物(wù)如何自然地分(fēn)配自己，以充分(fēn)利用(yòng)其環境來(lái)滿足其需求。Phys.org在該研究中指出：“通(tōng)過從動物(wù)行爲創建數學模型，研究人(rén)員(yuán)可(kě)以在其他(tā)情景中計算(suàn)物(wù)體的(de)最佳分(fēn)布，例如風電場(chǎng)中的(de)風電機組。”
生物(wù)地理(lǐ)學優化(huà)算(suàn)法可(kě)能聽(tīng)起來(lái)靈活性很高(gāo)，但據研究人(rén)員(yuán)稱，該方法可(kě)以最大(dà)限度地減少計算(suàn)量并獲得(de)更加準确的(de)結果。它們還(hái)包含其他(tā)變量，“包括真實的(de)風場(chǎng)數據，表面的(de)粗糙度（影(yǐng)響風功率密度），以及每個(gè)風電機組接收的(de)風能。”此外，通(tōng)過使用(yòng)氣象數據和(hé)制造商的(de)統計數據，這(zhè)些算(suàn)法還(hái)可(kě)以進一步增強。
國家可(kě)再生能源實驗室（NREL）的(de)報告指出，風電場(chǎng)的(de)尾流已經被發現可(kě)以最長(cháng)延伸到25英裏（約40公裏）。更重要的(de)是，美(měi)國近幾乎90％的(de)風電場(chǎng)（2016年）距離另一個(gè)風電場(chǎng)都不到25英裏，這(zhè)意味著(zhe)所有這(zhè)些風電場(chǎng)都可(kě)能會收到其他(tā)風場(chǎng)尾流效應的(de)影(yǐng)響。
有趣的(de)是，研究人(rén)員(yuán)還(hái)發現最大(dà)的(de)尾流效應發生在特定風向和(hé)夜間溫度降低時(shí)。該研究使用(yòng)大(dà)氣模拟，證明(míng)風電場(chǎng)尾流效應實際上是可(kě)測量和(hé)可(kě)預測的(de)。還(hái)有一個(gè)好消息，就是對(duì)于本研究中模拟的(de)風電場(chǎng)，最嚴重的(de)尾流效應僅發生不到4％的(de)時(shí)間裏。這(zhè)表明(míng)通(tōng)過适當的(de)分(fēn)析和(hé)選址可(kě)以預測并管理(lǐ)尾流損失。
