未來風能的發電比例將進一步提升，但是同時，如何克服風力發電中風能的不穩定性、加大風機在不同地形環境的應用，這將決定風電能否實現進一步大發展。近日，美國科學家對風機的進一步利用和優化有了新研究。

         風力大小有望得到預測風電材料設備

         風能的不確定性使其在保持發電量和負荷量的平衡上存在一定的問題，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室與AWSTruepower公司的研究有望解決這一問題，目前他們正計劃開發一個軟件，使工作人員能掌握風力強度并對風力進行預測，以有效做出下一步行動。

         事實上，在天氣惡劣的情況下，人們需要對風力做出準確預測，因為風速可能在短期內陡增或陡降，這將直接影響發電量。勞倫斯利弗莫爾國家實驗室研究院坎德里拉·卡瑪斯表示：“我們正在預測任意時段的風能大小。我們的目標就是讓控制室的工作人員能預測到風力驟變的時間，以及對風電場的影響。

         該項目被稱作WindSENSE，是由美國能源部能效與可再生能源辦公室資助。坎德里拉·卡瑪斯利用位于加州及俄勒岡州兩個風電場的數據來研究。其中一個風電場目前發電量為700兆瓦，即將提高到3000兆瓦，另一個風電場目前發電量為3000兆瓦。“我們對風力驟變的天氣情況進行了分析，這些數據能減少工作人員的信息收集工作。未來風電并網比例將上升，我們有必要更好掌握風速。做好風力預測特別關鍵，因為風能大小直接導致發電量變動。”坎德里拉·卡瑪斯表示。

         AWSTruepower公司負責人約翰·扎克表示：“對風機周邊風力大小的觀測是WindSENSE項目的一部分，通過整合運算和監測能有效給出預測風力大小的最佳地點。新開發的軟件工具能為工作人員及時提供信息。”

         據悉，在特定地點觀測風力變速的意義很大，因為這能及時作用于風力發電。WindSENSE項目主要是確定風電場的選址，同時選定更為合適的感應器，能在更短時間內有效預測風力。該研究團隊利用了靈敏度分析方式對風電場選址和風力變速進行分析。約翰·扎克說：“我們希望通過分析歷史數據以及最新數據來解決風力發電的障礙，這樣我們能提高操作室工作人員作業的準確性。我們能更好了解風力發電的特性。”

         丘陵地區風機效率提高

         美國愛荷華州立大學對風機在山區、丘陵等復雜地形的應用展開研究，希望未來能進一步拓寬風力發電的地域。美國愛荷華州立大學航空航天工程副教授胡輝是該研究項目的主要負責人。據悉，該研究小組目前制作了不少風機模型，以幫助其更好了解丘陵、河谷和風機位置如何影響風電場發電。

         胡輝表示：“雖然目前關于海上風機的性能已經有不少數據，歐洲對此的研究尤為全面，但是其都是基于平靜的水面，對于地表崎嶇地段，目前并沒有詳細數據說明這會對風機造成何種影響。我和我的研究小組通過創造這種微型風機來進行測試，我們將在愛荷華州造價125萬美元的空氣動力學陣風隧道中進行測試。我們希望能聯合風機行業，將我們的發現真正拓展到商業階段。新研究將協助風力采集，另外還有望延長風力渦輪機的壽命，使它們更高效。”

         據悉，該項目獲得的研究資金包括來自美國國家科學基金會、一項為期三年的30萬美元的撥款和來自愛荷華州風力創新和新開發聯盟、一項為期兩年的10萬美元撥款。該研究團隊除了胡輝外，還包括愛荷華州立大學理查德教授，航空航天工程學院教授萬斯和阿琳科夫，愛荷華州風力模擬和測試實驗室主任楊紫峰，前愛荷華州立大學博士后研究員、現俄亥俄州代頓的萊特州立大學助理教授、航空航天工程博士后副研究員田威及航空航天工程的研究生艾哈邁德。

         目前，研究人員正利用風洞進行測試，通過量化風經過丘陵地形時的特點，來確定丘陵地形風力渦輪機的最佳位置，并開發出最佳設計方案，優化丘陵地形的大型風電場建設。所進行的實驗包括：小型發電機裝在微型渦輪機艙的功率;在微型渦輪機基座安裝傳感器，測量渦輪機和發電機塔架上的風力負載;測量風漩渦及測量葉片捕獲的總體風能。

         胡輝表示，初步結果表明，丘陵地形的風輪機受到的風荷載沖擊比平地風機大很多。此外，與平地上的渦輪機相比，風力流過丘陵地形時對發電量影響較小。風洞數據表明，在丘陵地形，你可以把風力發電機組放得更近一些，因為地形特點不同，這將有效提高發電量。

         11月份，胡輝在發表了一篇論文討論風力渦輪機研究，題為《圖示說明有梢尾漩渦的風輪機尾流》。在美國航空和航天研究所2011年6月舉行的應用空氣動力學會議上，研究人員也對此有所介紹。該項目計劃制成9個渦輪機的矩陣，在愛荷華州大風洞中研究微型風力發電場的電力生產和風流量。

         胡輝稱，實驗數據很有價值，因為美國在建的風電場越來越多。這些研究告訴了我們之前不知道的一些事情，它可以幫助我們優化風機的布局。