收集全面的风信息以改善可再生能源
2023-07-02 11:08:03 来源：互联网
通常用于监测风暴的气象设备可以帮助电网运营商知道什么时候可以预期风力将使涡轮机叶片旋转，并帮助他们避免旋转涡轮机可能对电网施加的突然压力。
“我们知道风会吹，但真正的挑战是知道何时和多少，”大气科学家拉里伯格说。“该项目采用了一种有趣的方法 - 为新用途采用既定技术 - 找到一种可靠的方法来测量风力并改善风力预测。”
能源部太平洋西北国家实验室的研究人员Berg和Rob Newsom正在使用各种气象设备来测量高空中的风 - 大约350英尺，涡轮轮毂的平均高度 - 并获得更好的阅读那里的风如何表现。
(相关资料图)
风力测量通常要低得多 - 大约30英尺高 - 用于天气监测目的。风电公司确实测量风力较高，但这些信息通常是专有的。PNNL的调查结果将在线提供给所有人。
该研究的结果还可以提供更准确的风预测，因为它的现场位置 - 一个有效的风电场。该设备正在300兆瓦国家风能中心附近的无线电塔上和附近竖立，这是一个沿华盛顿 - 俄勒冈州东部边界延伸的风力发电项目。任何风电公司都可以利用该研究的结果来改善风电场的选址方式以及这些农场的运营方式。
该设备于11月开始收集测量数据。伯格和纽瑟姆将继续收集大约九个月或今年夏天的测量结果。这段时间将使研究人员能够更全面，准确地了解风力在涡轮机高度的表现。这段时期是该地区最风的月份。
“这里的目标是帮助每个人 - 不仅仅是一个团体 - 更好地了解风的行为，并最终改善我们对它作为可再生能源的使用，”纽瑟姆说。
很酷的工具
但首先研究人员需要记录风行为。为此，他们采用了一些先进的气象工具。
一个关键工具是国家气象局位于俄勒冈州彭德尔顿的NEXRAD多普勒雷达气象站，位于Stateline以南约19英里处。该站发射短脉冲的无线电波，当它们撞击空气中的水滴和其他粒子时会反弹回来。电视气象学家经常使用这些电台的全国网络，在熟悉的彩色数字地图中显示云层和降水。在本研究中，计算机将分析返回的信号，以确定雷达周围区域的风力变化，包括风电场。
该团队还安装专门用于测量风速和风向的设备：雷达风廓线仪。与NEXRAD一样，探测器发出的无线电波在遇到湿度或温度变化时会反弹回来。但是当NEXRAD用一个旋转的雷达波束扫描整个天空时，探测器将三个雷达波束发射到天空中。正在使用的剖面仪是能源部大气辐射测量气候研究设施的一部分。
他们使用的另一种工具是多普勒声雷达，它使用声音而不是无线电波。一系列规则的高音嘟嘟声被发送到天空，就像雷达一样，会从水分和温度的变化中反射出来。这些信息将有助于研究人员测量天空中较低高度的风，而不是剖面仪可以测量的风。
最后，研究人员将在无线电塔上安装超声波风速计。风速计可容纳六个微型麦克风，可测量声音脉冲从一个麦克风传输到另一个麦克风所需的时间。除了测量速度之外，风速计还有助于确定风向。综合起来，所有这些设备将帮助研究人员更全面地了解风力在工作风电场的涡轮机水平面上的表现。
改善可再生能源
本研究期间收集的数据将用于评估运营风电场附近大气的计算机模型的性能。这些计算机模型通常用于提供未来几小时甚至几天的风况的天气预报。这些信息可以帮助风电场更有效地运营，并让他们更好地将电力生产的电力集成到电网中。众所周知，这些模型在预测强风的严重程度和时间方面存在相对较大的误差，包括雷暴期间阵风穿过一个区域时的阵风。即使风速预测中的相对较小的误差也会导致风电场的预测功率输出中的大误差。
当发生这种情况时，电网运营商必须通过转移或关闭其他电源来适应电力的涌入。在太平洋西北地区，这可能意味着河水溢出水电大坝，而不是通过水坝的发电涡轮机输送水。有时，当电网被意外的大风天气淹没时，需要立即注意那些改道。如果可以提前可靠地预测这种阵风，电力运营商可以事先制定足够的计划。当风阻止意外停止时，电网可以快速获得电力需求。
风电公司也可以使用改进的预测来更明智地选择他们的风电场。这些公司在破土动工之前大力投资了解其场地的风力特性，但预测风力涡轮机风仍是一个不断发展的领域。
因此，两个行业合作伙伴正在与Newsom和Berg合作进行研究。位于华盛顿州西雅图市的3TIER和明尼苏达州圣保罗市的WindLogics公司都帮助风电开发商识别和评估风电场的潜在位置。他们担任顾问，并在审查风场时提供了哪些数据最有用的信息。
如果通过其他气象设备收集的数据验证NEXRAD风数据，则本研究的下一步是将NEXRAD数据插入工作天气模型。然后，该模型可用于更好地预测未来的风行为。使用天气模型中的数据超出了Berg和Newsom目前的研究范围，但他们希望将来能够这样做。
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