风力涡轮机的输出功率可以在几秒钟内上升或下降50%。这种兆瓦范围内的波动对电网和涡轮机本身都造成了压力。德国奥尔登堡大学(University of Oldenburg)和伊朗德黑兰谢里夫理工大学(Sharif University of Technology)的研究人员进行的一项新研究提出了一种有助于防止这些权力波动的方法。
根据这项研究，风力涡轮机的控制系统是造成电力输出短期波动的主要原因。研究结果还指出了如何优化这些系统，以确保涡轮机的能量输出更加一致。这项研究发表在科学杂志《PRX能源》上。
由奥尔登堡大学的Pyei Phyo Lin博士领导的研究小组分析了风力发电场几个涡轮机的数据。“因为风力涡轮机在紊流条件下运行——类似于飞机在强风中着陆——所有的测量数据都显示出多次波动，没有清晰的信号可以检测到。我们称之为‘噪音’，”林解释道。这位物理工程师和他的同事们运用随机方法分析了风速、涡轮机输出电量和发电机转速的时间序列。
作为信息来源的噪音
利用这种创新的数学方法，他们能够解开数据中的噪音，并将其分成两个不同的部分，其中一个是由风引起的，而另一个是由涡轮机控制系统的反应引起的。“噪音通常被认为是干扰测量的令人不快的影响，”林说。“现在噪音为我们提供了关于这个系统的新信息——这是一种新的质量，”合著者之一、奥尔登堡大学随机分析研究小组负责人马蒂亚斯博士W?chter补充道。
正如研究小组所解释的那样，他们的研究结果表明，风力涡轮机控制系统对突然的风力波动的反应通常不是最优的:这些系统倾向于切换控制策略，这可能导致观察到的电力输出的强烈波动。新的发现为将湍流风现象与控制系统的反应解耦铺平了道路:“这样，就有可能改进控制系统，以确保风力涡轮机更稳定地发电，”奥尔登堡大学的湍流专家教授约阿希姆·佩克博士说，他也参与了这项研究。他补充说，这也将提高风力涡轮机的效率，延长它们的寿命。
Mohammad Reza Rahimi Tabar教授博士是进行这项研究的研究小组成员之一，目前是德国德尔门霍斯特Hanse-Wissenschaftskolleg高级研究所的研究员。
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