風力渦輪機的支撐結構有助于風電場阻塞效應

海上風力發電已成為越來越有希望的可再生能源。然而，關于大型風力發電場的空氣動力學影響的大部分知之甚少。本周可再生能源與可持續能源雜志的新工作旨在為風電場所需的結構如何影響氣流提供更多見解。

克蘭菲爾德大學和牛津大學的科學家提出了一種理論模型，用于估算風力渦輪機塔架對風電場性能的空氣動力學影響。通過使用所謂的兩級耦合動量平衡方法，該小組能夠在理論上和計算上重建大型風力發電場將來可能面臨的條件，包括彼此靠近的間隔渦輪帶來的阻尼效應。

作者馬倫(Lun Ma)說，該論文的一個關鍵特征是，他們模型的最新更新看起來超出了風力渦輪機的轉子。

馬云說：“在本文中，我們新考慮了作為支撐結構的風力渦輪機塔架的影響，而在最初的兩級動量模型中則忽略了這一點。” “因此，從本質上講，新模型有助于我們了解風力渦輪機支撐結構對風電場阻塞效應的潛在影響。”

甚至廣闊的海上風電場都面臨阻塞效應，在這種效應中，風在接近渦輪機時會變慢，在喚醒效應中，渦輪機在經過時會降低風速。

為了解決這個問題，研究人員轉向了兩級動量模型，該模型模擬了當在理想的無限大的風電場中將更多風輪緊密地放置在一起時，單個風輪機的效率如何降低。

馬云說：“兩級動量模型預測的效率降低與風電場的阻塞效應密切相關。” “但是，最初的兩級動量模型是高度簡化的模型，需要在實際應用中進行進一步的改進。”

該小組將動量平衡方程與另一種方法稱為執行器圓盤理論相結合，該方法使它們包括其他因素，例如渦輪機支撐結構的影響。該方法使他們可以開始考慮更實際的方案，例如規模有限的風電場。

然后，他們使用計算流體動力學進行了仿真，以驗證這種結構是否對阻塞產生了影響，尤其是通過產生的風的阻力。

馬云說，該小組將尋求更好地了解阻塞效應如何隨天氣情況而變化。