发表: 2024年4月25日 By

随着夏季的临近,美国的电力需求激增.S.在美国,家庭和企业都打开了空调. 以满足日益增长的需求, 许多东海岸城市都寄希望于该国在大西洋建设的海上风电项目.

对于电网运营商, 了解这些海上涡轮机能收获多少风力至关重要, 但是做出准确的预测是很困难的. 赌博平台的一组科学家和他们的合作者正在努力应对这一挑战. 

在一个 新论文 发表在3月14日的《赌博平台》杂志上, 由戴夫·罗森克兰斯领导的团队, 博士生, 和 朱莉K. 伦德奎斯特, 大气与海洋科学系的教授, 估计大西洋地区的海上风力涡轮机, 美国在哪里?.S. 计划建造大型风力发电场, 能带走附近其他涡轮机的风吗, 可能会使农场的发电量减少30%以上. 

考虑到所谓的“尾流效应”,该团队估计,拟议中的风力发电场仍可提供新英格兰电网约60%的电力需求, 它覆盖了康涅狄格, 缅因州, 麻萨诸塞州, 新汉普郡, 罗德岛州, 和佛蒙特州.

“你.S. 是否计划建造数千个海上风力涡轮机, 所以赌博平台需要预测这些尾流什么时候会很昂贵,什么时候影响很小,伦德奎斯特说, 他也是赌博平台可再生和可持续能源研究所的研究员. 

风力涡轮机叶片

海上风力涡轮机叶片. (资料来源:Julie 伦德奎斯特/CU Boulder)

了解尾流效应

当风通过涡轮机时, 前面的那些, 或上游, 从风中提取一些能量. 结果,风力变慢,在涡轮机后面变得更加动荡. 这意味着下游的涡轮机风力变慢,有时会导致发电量降低.

尾流效应在近海尤其突出, 因为这里没有房屋和树木来搅动空气, 这有助于驱散尾流, 说Rosencrans, 论文的第一作者. 

利用计算机模拟和大气观测数据, 研究小组计算出,在东海岸拟建的风力发电场,尾流效应会使总发电量减少34%至38%. 大部分的减少来自于单个农场内涡轮机之间形成的尾迹. 

但是在某些天气条件下, 尾流可以到达顺风55公里处的涡轮机,并影响其他风力发电场. 例如, 在炎热的夏天, 凉爽海面上的气流相对稳定, 导致尾流持续时间更长,传播距离更远. 

“不幸的是,夏天是电力需求很大的时候,”罗森克兰斯说. “赌博平台发现尾流将对发电产生重大影响. 但如果赌博平台能预测它们的影响并预测它们何时会发生, 然后赌博平台可以在电网上管理它们.” 

平衡的行为

朱莉·伦奎斯特和她的团队在布洛克岛安装风力监测设备

上图:用于收集风能、天气和空气运动数据的风力激光雷达. 下图:Julie 伦德奎斯特(左), 和她的博士生Nathan Agarwal(中)和David Rosencrans(右)一起去了布洛克岛, 罗德岛南部, 为风预报改进工程3实验搭建仪器. (资料来源:Julie 伦德奎斯特/CU Boulder)

2024年初,马萨诸塞州海岸附近的五个风力涡轮机从 全国首个大型海上风电项目交付首批风电 新英格兰电网. 罗德岛州、弗吉尼亚州和纽约州沿海地区正在建造更多的涡轮机. 拜登政府 设定目标 到2030年安装30千兆瓦的海上风力发电能力, 这足以为1000多万户家庭提供一年的电力.

与来自化石燃料的能源相比, 风能和太阳能往往是可变的, 因为太阳不会一直照耀,风也不会一直吹. 

伦德奎斯特说,这种可变性给电网运营商带来了挑战. 电网是一个复杂的系统,需要实时实现供需的完美平衡. 任何不平衡都可能导致毁灭性的停电,就像发生在 2021年的德克萨斯州 当时停电造成近250人死亡. 

随着国家继续扩大可再生能源项目,并将更多的清洁电力纳入电力系统, 电网运营商需要准确地知道他们可以从每种可再生能源中获得多少能量.

为了更好地了解拟议的风电场区域的风是如何吹的, 去年12月,伦德奎斯特的团队赌博平台了新英格兰海岸附近的岛屿,并作为能源部的一部分安装了一系列仪器 风预报改进项目. 该项目是赌博平台研究人员的合作项目, 伍兹霍尔海洋研究所和其他几个国家实验室. 

仪器, 包括天气监视器和雷达传感器, 会收集明年或更长时间的数据吗. 以前, 海上风力发电预测模型通常依赖于船只和卫星观测的间歇性数据. 人们希望通过直接从海洋获取的连续数据, 科学家可以改进预测模型,更好地将更多的海上风能纳入电网. 

此外,对空调和热泵的需求不断增长, 美国的电力消耗.S. 近年来由于电动汽车的日益普及而迅速上升, 数据中心和制造设施. 在接下来的五年里,分析 项目 美国的电力需求将会下降.S. 会增长近5%吗, 与估计的年增长率0.过去十年增长了5%. 

赌博平台需要多样化的清洁能源组合来满足需求并使电网脱碳,伦德奎斯特说. “有了对风能更好的预测,赌博平台可以更多地依赖可再生能源.”