http://kadhoai.com.cn 2026-04-26 11:30:21 來源:中國能源報

收集風能看起來是一個很直接、簡單的過程:風吹過渦輪機葉片,推動它旋轉;suihou,wolunjidaidongfadianjifadian。danxianshizhong,shiqingbingfeirucijiandan。fenglifadianjibixuanzhuangzaifenglijiaoqiangdediqu,danruguoanzhuangjiaodubuheshi,weinengduizhunfenglizuiqiangdefangxiang,fadianjijiuyoukenenghuibeisunhuai,shenzhichedibaoxiao。yinci,tiaozhengwolunjidejiaodu,rangyepianzaicaijizuiqiangfenglidetongshibubeipohuai,shiwolunjiguanlideyigeputongquehenzhongyaodehuanjie。riqian,danmaikejidaxueRisoe國(guo)家(jia)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)實(shi)驗(yan)室(shi)的(de)米(mi)克(ke)爾(er)森(sen)教(jiao)授(shou)與(yu)他(ta)的(de)同(tong)事(shi)正(zheng)在(zai)開(kai)發(fa)一(yi)項(xiang)技(ji)術(shu),讓(rang)發(fa)電(dian)機(ji)能(neng)夠(gou)迎(ying)風(feng)檢(jian)測(ce)到(dao)風(feng)的(de)來(lai)向(xiang),並(bing)適(shi)當(dang)調(tiao)整(zheng)葉(ye)片(pian)的(de)位(wei)置(zhi),從(cong)而(er)使(shi)渦(wo)輪(lun)機(ji)的(de)角(jiao)度(du)調(tiao)適(shi)過(guo)程(cheng)能(neng)更(geng)輕(qing)易(yi)完(wan)成(cheng)。
該新方法的基礎是一項名為“激光探索及測距係統”(Lidar)的技術。Lidar的原理與雷達相似,不過雷達發射無線電波,而Lidar則依賴電磁波。Lidar發射電磁波後,電磁波遇到障礙物會彈回,通過分析彈回的電磁波,Lidar便(bian)能(neng)確(que)認(ren)前(qian)方(fang)障(zhang)礙(ai)物(wu)的(de)性(xing)質(zhi)。研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)介(jie)紹(shao),無(wu)線(xian)電(dian)波(bo)波(bo)長(chang)較(jiao)長(chang),隻(zhi)有(you)在(zai)遇(yu)到(dao)體(ti)積(ji)較(jiao)大(da)的(de)障(zhang)礙(ai)物(wu)時(shi)才(cai)能(neng)反(fan)彈(dan)。而(er)電(dian)磁(ci)波(bo)波(bo)長(chang)更(geng)短(duan),能(neng)被(bei)更(geng)小(xiao)的(de)物(wu)體(ti)彈(dan)回(hui),更(geng)為(wei)敏(min)感(gan)。關(guan)鍵(jian)的(de)是(shi),Lidar電磁波能被自然界中的微小顆粒,如水滴、灰塵、花粉等反射,而這些小顆粒一般都隨風漂流,能精確反應風力強度、風向等信息。
米克爾森指出,使用Lidar能對來風進行檢測,在它到達渦輪機之前知道它的關鍵信息。試驗中,研究人員將Lidar設備置於一座高120米的風力渦輪機的底座。結果證明,Lidar通過釋放波長為1.55微米的紅外線,檢測到了來風信息。反射回來的光波粒子則由專門裝置接收,該裝置對光十分敏感,能夠感應到單個光子的能量。Lidar測量到的4組風力數據距渦輪機100至200米,分別離地麵40米、60米、80米、100米。隨後,這4組數據與杯形風力計收集到的數據進行了對比分析,以便對Lidar進行校準。杯形風力計在風到達後才能收集數據,因此較精確。完成校準後,對Lidar數據進行分析的計算機將與調整渦輪機葉片角度的發動機相連,實現能量捕捉的最大化。
該(gai)研(yan)究(jiu)團(tuan)隊(dui)發(fa)現(xian),他(ta)們(men)雖(sui)獲(huo)得(de)了(le)離(li)地(di)麵(mian)所(suo)有(you)高(gao)度(du)風(feng)的(de)精(jing)確(que)數(shu)據(ju),但(dan)同(tong)時(shi)也(ye)意(yi)識(shi)到(dao),將(jiang)測(ce)量(liang)儀(yi)安(an)裝(zhuang)在(zai)地(di)麵(mian)上(shang)遠(yuan)不(bu)能(neng)使(shi)測(ce)量(liang)最(zui)理(li)想(xiang)化(hua),因(yin)為(wei)安(an)裝(zhuang)在(zai)地(di)麵(mian)的(de)Lidar所發射的電磁波會形成一個以地表發射器為中心的圓錐體。通過研究圓錐體,研究人員能得到距渦輪機200米以外的風速信息,但當風離渦輪機不足200米時,便不再能捕捉風力變化的情況。因此,研究人員提出,Lidar係統應當安裝於渦輪機的中部,即距地麵60米的高空。
但如果要將Lidar安an裝zhuang在zai渦wo輪lun機ji中zhong部bu,便bian會hui遇yu到dao兩liang個ge問wen題ti。首shou先xian,渦wo輪lun機ji旋xuan轉zhuan時shi會hui產chan生sheng離li心xin力li,使shi光guang的de運yun行xing軌gui跡ji偏pian離li直zhi線xian。為wei了le克ke服fu這zhe一yi困kun難nan,研yan究jiu人ren員yuan將jiangLidar裝置重新“定位”的(de)同(tong)時(shi)安(an)裝(zhuang)了(le)新(xin)光(guang)導(dao)纖(xian)維(wei)係(xi)統(tong),使(shi)用(yong)鏡(jing)麵(mian)指(zhi)引(yin)紅(hong)外(wai)線(xian)的(de)方(fang)向(xiang)。完(wan)成(cheng)改(gai)裝(zhuang)後(hou),渦(wo)輪(lun)機(ji)中(zhong)部(bu)就(jiu)像(xiang)一(yi)個(ge)滾(gun)筒(tong)烘(hong)衣(yi)機(ji),光(guang)通(tong)過(guo)電(dian)纜(lan)傳(chuan)播(bo)的(de),便(bian)不(bu)會(hui)再(zai)偏(pian)離(li)直(zhi)線(xian)了(le)。
其次,發電機的電流有可能對該裝置造成幹擾。Lidar係統中的探測器十分敏感,特別容易被其他電流欺騙。為解決這一問題,研究人員將Lidar包裹在可屏蔽電流的物質內,並將過剩電流導向了地麵。
經過這些改造以後,風力渦輪機的效率能提高5%,一個功率為4萬千瓦的渦輪機每年就能因此節省3.8萬美元。此外,渦輪機葉片和發電機的使用壽命將變長,也能省下一大筆開支。