Feltforsøg validerer vindmøllens vågestyringspåvirkning i stor skala

Hvis hver drejning af hjulet er en revolution, så er hver fejning af et vindmølleblad en mulighed. Sådan ser forskere ved National Renewable Energy Laboratory (NREL) potentialet for vindmølleoperatører til at øge energifangsten ved hjælp af kontrol på plantniveau. Ved at styre individuelle møller vågner væk fra nedstrøms møller, eksisterende anlæg kan opnå årlige energiproduktionsgevinster på 1 procent – ​​2 procent afhængigt af anlæggets størrelse og design.

Med finansiering fra Energiministeriet, NREL udviklede FLOw Redirection and Induction in Steady State (FLORIS) -modellen for at hjælpe vindværksoperatører med at optimere møllens interaktioner. Denne open source-software giver brugerne mulighed for at designe controllere, der kan vælge de bedste gaffelvinkler til mølledrift under forskellige forhold.

I løbet af de sidste par år har NREL-forskere har gennemført flere mindre kampagner for at validere FLORIS-forudsigelser. En- og to-turbinestudier på NREL's National Wind Technology Center i Boulder, Colorado, og anlægget Scaled Wind Farm Technology (SWiFT) i Lubbock, Texas, bidraget til FLORIS -opdateringer. Et andet enkeltmølleeksperiment på et kommercielt offshore-anlæg gav yderligere indsigt i optimale konfigurationer.

"Der er ingen mangel på interesse for at anvende denne tilgang, "sagde NREL Senioringeniør Paul Fleming, der leder laboratoriets forskning i vindmølleparken. "Men før vi kan se kontroller vedtaget i stor skala, industrien skal se feltforsøg, der udføres i realistiske miljøer. "

For at udfylde dette hul, Fleming og kolleger har for nylig designet en undersøgelse for at bringe større klarhed til vindkraftværksforskning. Teamet inkorporerede en række sensorer-herunder en jordbaseret lidar, meteorologisk tårn, og to sodarer-i underafsnit af Peetz Wind Energy Center under det 3 måneder lange feltstudie.

"Vores eksperimentelle setup brugte specifik instrumentering til at indsamle yderligere datapunkter, hvilket i høj grad øgede vores evne til at analysere nøjagtigheden af ​​simulerede forudsigelser, Sagde Fleming.

NREL har nu udgivet en fjerde generations FLORIS-software, som har forbedringer af nøjagtighed og brugervenlighed. Denne version indeholder en yderligere repræsentation af flowfysik, der inkorporerer fremskridt i forståelsen af ​​vågestyringsaerodynamik. NREL -softwareingeniører introducerede også en modulær tilgang, der gør det muligt hurtigt at tilføje funktioner og et redesignet interface, der giver forskere mere kontrol over simuleringer.

Fleming og kolleger har offentliggjort del 1 af deres resultater fra feltforsøgene i tidsskriftet Vindenergi videnskab . Forfatterne identificerede flere forbedringsområder, såsom forbedringer af dynamisk controller -design, tidsfiltrering, og usikkerhedskvantificering. Imidlertid, de rapporterer, at controlleren med succes øgede energioptagelsen ved nedstrøms møller i overensstemmelse med FLORIS forudsigelser.

"I betragtning af at en gevinst på 2 procent på et typisk vindmølleværk på 300 megawatt (MW) kan repræsentere $ 1 million om året i ekstra overskud, det er ingen overraskelse, at industrien udtrykker stor interesse for at implementere optimerede kontroller, Sagde Fleming.