将风能并入今天的电网引发了一系列博彩app推荐风力预测的问题, 风力涡轮机选址, wind-turbine design in hurricane zones; CU Boulder lab is investigating these and other questions

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随着成本的下降和安装量的飙升，风能已经成为一种不可忽视的能源. 但中国的崛起也带来了一系列新的挑战.

Wind-energy companies need more-accurate wind-resource assessments to persuade banks to loan funds to build new facilities; wind-农场 firms should understand how best to situate individual wind turbines in a 农场 to maximize production; utility operators should have a better sense of when, 哪里和多快的风会提前一天吹起来，这样电网运营商就可以计划减少化石燃料发电厂的发电. 以及海上风力发电场, 美国才刚刚开始安装, 需要能够抵御飓风或有风险管理机制，以确保其财务可行性.

美国研究人员 大气与海洋科学系 博彩平台推荐(博彩平台推荐)的科学家们正在这些领域和相关领域拓展人类知识的前沿.

今年在西雅图举行的美国气象学会年会上，他们展示了一系列最新发现.

朱莉·伦德奎斯特是博彩平台推荐大气与海洋科学副教授 国家可再生能源实验室 在金. 她和她的同事们正在努力帮助更好地将风能整合到美国.S. 电网.

风能目前约占美国总发电量的5%.S. 到2016年，发电装机容量将从2009年的34吉瓦增加到76吉瓦.

你可以依靠的电力生产

自2010年以来，伦德奎斯特参加了每一次风能会议, 专家们讨论了一个问题:风能资源评估往往高估了拟议中的风电场每年将产生多少风能.

穆迪(Moody 's)和惠誉评级(Fitch ratings)等金融评级公司已经注意到，最初预测的风力发电量与实际发电量之间存在差异. 因为这种高估, 银行提供的融资比风电场勘探者寻求的要少.

ATOC的研究生Nicola Bodini和他在特伦托大学的同事Dino Zardi以及博彩平台推荐的Mark Handschy 环境科学合作研究所 (CIRES)与伦德奎斯特合作探究了这一差异:“这似乎与大气有关, 所以博彩平台推荐开始调查,伦德奎斯特说.

他们分析了在加拿大60个地点测量的62年风速数据集，确定了风力高估的根源.

风力发电行业对一个地点的估价为“50比索”, 它定义了年发电量预期范围的中间值——风力发电厂寿命的一半年份的发电量应该超过P50. 类似地，“P90”值是工厂在10年中应该超过9年的生产下限.

认识到业界估计一个地点未来风力发电量的方法依赖于统计方法，这种方法假设每年的风速没有相关性, 伦德奎斯特的团队测量了这60个加拿大地点产生的P50和P90估计风力发电.

第一个, 该小组研究了记录长度(观测年数)可能对60个地点的风力发电估计产生的潜在影响. 他们发现，风的年际变化在较长的记录长度内增加, 如果每年的风速是相互独立的，这就不是人们所期望的了.

因此，研究小组进行了一个“对照”实验，考虑了风速的时间顺序.  当年风速的顺序被随机打乱时, 记录长度较长的估计发电量年际变化没有增加.

对这一发现最好的解释是年度相关性.

在“实验”运行中(风速按时间顺序排列), 60个站点中只有13个(与预期的30个相比)的产量超过了P50值.

更重要的是, 研究小组发现，记录时间超过4到5年的P50值的误差会变得更大, 这有点违反直觉, 但这也可以通过年度相关性来解释.

伦德奎斯特说，研究小组的发现有助于解释拟议中的风力发电的错误. 这一分析与金融行业的抱怨是一致的，即P50和P90的价值不能代表现实,伦德奎斯特说.

研究小组认为，这些发现可以用来帮助开发更准确的风能资源评估技术.

伦德奎斯特说，研究结果还强调了对风进行长期测量的必要性, 哪一种方法可以帮助科学家进一步完善风能资源评估.

“为了了解资源评估的错误，你需要与风力发电厂20年的寿命相比，更长的记录. 不幸的是，很少有长期测量数据集，”她说. “政策变化可以解决这个问题, 也许联邦政策要求风电场开发商公开他们的资源评估数据，并在风电场的整个生命周期内维护他们的塔. 我知道欧洲国家有这样的要求:这样的数据集有很多用途, 包括提供数据，以提高能源应用之外的基本天气预报.”

理解醒来

准确预测未来几年的风力发电是风能难题的一部分. 另一个原因是风力涡轮机本身改变了下游风的特性, 促使科学家研究尾流效应及其对风力发电的影响.

在另一项研究中, 由ATOC研究生Jessica Tomaszewski贡献, 罗谢尔·沃斯诺普和斯蒂芬妮·雷德芬, 以及CIRES的同事Yelena Pichugina, 伦德奎斯特讨论了改进开源天气预报模型的努力，包括风力涡轮机本身对风力发电场内外大气的影响.  

风力涡轮机的影响被视为尾流, 下游风速降低，湍流增加. 尾迹在风电场参数化中表示, 纳入天气研究及预报(WRF)模式的资料.

利用风力预报改进项目-2 (WFIP2)收集的数据，该项目由美国气象局领导.S. 能源部 和 国家海洋和大气管理局, 伦德奎斯特团队比较了大气的测量结果, 比如风速, 针对相同变量的建模值.

WFIP2实地活动正在哥伦比亚河峡谷进行, 地形复杂(不简单或平坦)的地区. 坡道, 哪些是难以预测的，风速的大幅增加或减少会导致电力生产的相应变化, 是否受到涡轮尾迹的影响.

研究发现，WRF预测的坡道发生的时间要晚于实际发生的时间. 研究还发现，将风电场参数化可以减少这种预测误差.

在相关的研究领域, ATOC的研究生Joseph Lee和伦德奎斯特在爱荷华州一个300兆瓦的风力发电场对风速和风力发电的已知值进行了观察, 2013年作物与风能实验(CWEX), 验证模型结果.

和之前的研究一样, 李解释说, 这项验证研究使用风电场参数化来模拟风力涡轮机对大气的影响.

然而, 与WFIP2研究不同, 使用在复杂地形中收集的数据, CWEX在爱荷华州的研究发生在平坦的地形上. 李解释说，在没有任何风电场参数化的情况下，WRF模型预测的风力发电至少高估了风电场将产生的电量，至少高估了40兆瓦, 也就是潜在发电量的13%, 在测试的四天时间里.

这种高估反映了WRF模型中存在很大的正偏差. 然而, 采用风电场参数化的WRF模型预测的风电功率消除了正偏差，只有-5兆瓦的小负偏差, 与没有风电场参数化的WRF模拟相比，得出了更准确的风力估计.

另外, 这项研究发现，具有更精细的垂直网格分辨率(10米网格而不是22米网格)的模型可以更准确地估计发电量. 除了, 李解释说，在大风中, 风电场参数化模型过高估计了尾流效应, 而在低风时, 风电场参数化模拟低估了尾流效应.

最后, 李的研究发现，功率估计的误差与电网单元中涡轮机的数量无关，也不受大气稳定性的影响, i.e.无论天气是平静还是动荡. 这些结果表明，对风力涡轮机对农场内外大气的影响进行建模，可以更准确地估计出风力发电厂将产生多少电力.

“使用风电场参数化的影响是显著的, 清楚地表明，它提供了更好的能源生产预测,李说. 

和伦德奎斯特一样，李也强调了更多博彩app推荐风力发电场数据的重要性. “博彩平台推荐必须努力从爱荷华州的风力发电场运营商那里获得我在演讲中使用的电力数据, 在几年的时间里建立起相互信任的关系。.

“通常这些数据被视为商业机密. 然而, 在我看来, 向科学界提供这些数据可以帮助博彩平台推荐改进预测模型, 减少风力发电的不确定性, 从而推动可再生能源的发展.” 

与Bodini和Zardi合作，伦德奎斯特进行了2013年CWEX项目的另一项研究. 博迪尼和他的团队使用了扫描激光雷达仪器的数据, 它采用高分辨率的风速和风向测量来观察风向随高度的变化(也称为“转向”)对风力涡轮机运行产生的尾迹的影响.

他们观察了前排涡轮机的尾流, 因为在风力发电场的深处, 尾流开始相互混合. 风平浪静时, 尾迹在激光雷达数据中很容易被探测到, 排末端涡轮机的尾迹与排中心涡轮机的尾迹不同. 此外，当风向改变时，尾迹会延伸.

在动荡的天气里, 在不稳定的条件下，涡轮机尾迹会被垂直的空气运动迅速侵蚀. 这些结果可以纳入当前的努力，以优化单个涡轮机的位置在给定的风电场，以最大限度地提高风力发电场的发电量, 并将其纳入风电场参数化模型等模型中，以提高风电产量预测的准确性.

“风力发电部门已将涡轮机尾迹的研究纳入风电场布局, 但是现在使用的模型需要改进,伦德奎斯特说.

“了解风力涡轮机尾流是一个活跃的研究领域, 简单的尾流模型通常被纳入风电场布局设计中,伦德奎斯特说. “博彩平台推荐的研究表明，在影响风电场运营的方式上，尾流比那些简单的模型要复杂得多.”

像飓风一样

直到2016年底，美国所有的风力发电场都在陆地上. 随着第一个U.S. 罗得岛附近的海上风力发电场，飓风已经成为人们关注的问题.

目前, 最强的风力涡轮机可以承受10分钟50米/秒(约111英里/小时)的平均风速和3秒70米/秒的阵风。, 尽管新的国际设计标准正在讨论中. 但是，比日本和中国弱得多的强风已经吹倒了那里的涡轮机，刮掉了它们的叶片. 中国的一个风力发电场在10年内两次被飓风袭击和破坏.

“风力发电场的设计寿命通常为20到30年, 所以当它们在这么短的时间内被飓风破坏时, 这可能会给风电场运营商和他们的投资者带来问题,Worsnop说.

Worsnop讨论了她博彩app推荐飓风对潜在海上风力涡轮机影响的研究. 这项研究的合作者包括美国国家大气研究中心的乔治·布莱恩, Walt Musial和NREL的Rick Damiani, 和伦德奎斯特. Worsnop和他的团队发现，目前的风力涡轮机设计无法承受最强烈的飓风, 包括已知发生在墨西哥湾和卡罗来纳州南部大西洋沿岸的那些.

国际电工委员会为工程和设计要求制定标准. 最严格的要求, 目前仅适用于陆上条件, 是那些能够在涡轮机轮毂高度(约100米)承受与弱2级飓风(萨菲尔-辛普森飓风风力等级)有关的风的涡轮机。. 国际委员会并没有为能够承受第三级风力的涡轮机设定标准, 4到5级飓风.

使用云模式版本I (CM1)大涡模拟模型来模拟可能发生在海洋大气下部的飓风，那里正在考虑开发海上风力发电场, 研究小组发现，飓风眼壁附近的平均风速和阵风可能超过目前的涡轮机设计阈值. 

研究小组还发现，在轮毂高度改变风向, 称为剪切, 可以挑战涡轮机，因为他们试图定位自己或偏航到主要的风向. 按照IEC标准设计的涡轮机通常在10分钟内偏航, 但飓风强度的风可以在短短一分钟内改变10到30度的方向, 使当前的涡轮偏航系统难以跟上, Worsnop说.

另外, Worsnop的研究小组发现，飓风中的风力涡轮机会发生转向, 哪一种风会随着高度改变方向. IEC设计标准中不考虑转向, Worsnop说, “但博彩平台推荐认为应该是这样, 根据博彩平台推荐的结果.”

IEC设计标准的下一个版本将有一个抗台风/飓风的风力涡轮机子类, 她补充说. “我希望博彩平台推荐的研究将进一步指导即将到来的设计子类来考虑客人, 阵风因子, 以及博彩平台推荐在飓风中看到的风向变化.”

飓风相关研究的下一步将是评估美国不同地区超过涡轮机设计标准的风力条件发生的可能性.S. 并确定海浪和飓风对海上风力涡轮机的综合影响, Worsnop说.

在AMS年会上, ATOC研究生Jessica Tomaszewski以题为“ “风力涡轮机会对轻型飞机造成翻滚危险吗??” 此外，研究生Joseph Lee以题为“通过使用气象和涡轮机功率数据评估的WRF风电场参数化来改进风力预报.” ATOC研究生Clara St. 马丁为自己的博士学位进行了辩护.D. 刚刚开始在通用电气可再生能源公司从事风能资源评估工作, 介绍了WRF风电场在复杂地形条件下的参数化评价. 在AMS年度会议的能源会议之外, Laura Mazzaro展示了一张博彩app推荐“中尺度的影响”的海报, “嵌套大涡模拟中的未解析对流结构”，为模拟提供指导，以改善大气边界层风的预报.