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《風(fēng)電預(yù)測(cè)技術(shù)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、風(fēng)電預(yù)測(cè)技術(shù)許谷淵/編譯繼人類進(jìn)入現(xiàn)代文明社會(huì)以來，創(chuàng)新科技這一永恒主題始終在推動(dòng)著人類社會(huì)的發(fā)展。從愛迪生發(fā)明的燈泡、馬丁·庫帕發(fā)明的移動(dòng)電話以及博納斯·李的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)明，無一不見證了人類文明進(jìn)步的強(qiáng)大推力來自于科技創(chuàng)新。而以下的這組創(chuàng)新科技文章介紹了正在形成或孕育中的一批創(chuàng)新成果，其中包括針對(duì)短期或長(zhǎng)期的風(fēng)力預(yù)測(cè)技術(shù)；從天線電信號(hào)中獲取能量用于手機(jī)的充電技術(shù)；如何識(shí)別人類肢體語言的機(jī)器人技術(shù)，等等，旨在使讀者了解這些信息的同時(shí)，能夠?qū)ξ覈?guó)的本土創(chuàng)新有所助益。風(fēng)電被廣泛認(rèn)為是短期內(nèi)最有機(jī)會(huì)與礦物燃料競(jìng)爭(zhēng)的可再生能源。歐盟已經(jīng)承諾
2、，到2020年，20%的電能來自可再生能源。美國(guó)能源部門更希望到2030年風(fēng)能將提供幾乎整個(gè)國(guó)家的用電。中國(guó)近期將風(fēng)能裝機(jī)容量目標(biāo)增至3倍，即到2020年達(dá)到100吉瓦（GW）。但是裝機(jī)容量并不等同于電力。一臺(tái)渦輪機(jī)組要有其存在的價(jià)值，必須要求風(fēng)力以某種力度持續(xù)推動(dòng)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)。有人可能會(huì)問，如果不是這樣又會(huì)如何？此類問題正是關(guān)于風(fēng)力預(yù)測(cè)的關(guān)鍵所在。而解決這些問題可以幫助投資者決定在哪里建造新型風(fēng)電場(chǎng)，有助于對(duì)電能的產(chǎn)出進(jìn)行精確的預(yù)測(cè)?！帮L(fēng)能幾乎是免費(fèi)的，而風(fēng)電絕不便宜”，這名話在風(fēng)電領(lǐng)域流傳。據(jù)全球最大的財(cái)經(jīng)資訊公司——美國(guó)“彭
3、博資訊”的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2010年一季度，全球?qū)︼L(fēng)電場(chǎng)的投資達(dá)到141億美元。通常，開發(fā)商向借款人承諾以穩(wěn)定的收益來實(shí)現(xiàn)融資，這就意味著他們對(duì)所在地的未來風(fēng)力有著可靠的預(yù)測(cè)。與火電廠或核電站不同的是，每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電潛能很大程度上取決于當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境。而評(píng)估擬建風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力資源的主要工具是MCP分析法（測(cè)量、關(guān)聯(lián)、預(yù)測(cè)），包括將短期風(fēng)力樣本和取自臨近機(jī)場(chǎng)或氣象站的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。通過統(tǒng)計(jì)模型，研究人員根據(jù)目標(biāo)地和相關(guān)地之間的不同點(diǎn)，從而繪制出詳細(xì)的潛在風(fēng)能點(diǎn)地圖。長(zhǎng)期預(yù)測(cè)——選址然而，MCP分析法存在三個(gè)方面的不確定性。第一，
4、風(fēng)速計(jì)技術(shù)問題使得建立一個(gè)可靠的風(fēng)力樣本記錄存在一定困難；第二，如果風(fēng)力對(duì)于周圍地形存在“敏感性”，就會(huì)影響目標(biāo)地和相關(guān)地之間的關(guān)聯(lián)性；第三，風(fēng)力渦輪機(jī)組通常比測(cè)量塔高很多，顯然還要考慮“風(fēng)切變”因素（一種大氣現(xiàn)象，即風(fēng)速在水平和垂直方向的突然變化）。究竟是農(nóng)場(chǎng)還是發(fā)電廠？“風(fēng)切變”問題在復(fù)雜的地形或森林附近會(huì)顯得較為突出。美國(guó)印第安納州的國(guó)家再生能源實(shí)驗(yàn)室2009年進(jìn)行的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，50米的落差會(huì)導(dǎo)致平均風(fēng)速超過4千米/小時(shí)的變化。由于電能輸出取決于風(fēng)速，即使是微小的變化，也能導(dǎo)致一個(gè)風(fēng)電農(nóng)場(chǎng)的發(fā)電量發(fā)生15%的變化。歐洲一
5、家名為HgCapital的私營(yíng)投資公司介入了再生能源領(lǐng)域，該公司的湯姆·默利（TomMurley）認(rèn)為：縮小MCP預(yù)測(cè)的誤差范圍，這對(duì)選址的商業(yè)可行性來說至關(guān)重要。因?yàn)樵谙蜚y行貸款時(shí)，需要出示該選址的風(fēng)力評(píng)估報(bào)告。而銀行則根據(jù)所謂的“守恒風(fēng)”數(shù)據(jù)決定是否借款，而不是根據(jù)實(shí)測(cè)風(fēng)力。為了計(jì)算這個(gè)數(shù)據(jù)，研究人員要使用一個(gè)統(tǒng)計(jì)模型來獲得“P90”風(fēng)力值，即有90%把握的平均風(fēng)速，其讀數(shù)越接近，選址就越有吸引力。如果P90風(fēng)速與平均值的誤差在12%～15%之間，銀行通常很愿意放款。默利表示，如果誤差達(dá)到20%或者更高，顯然不適合投資。相反
6、，誤差范圍在7%～10%之間，投資成本可降低0.5～0.75個(gè)百分點(diǎn)，投資回報(bào)率也更高。為了給可能選址的地點(diǎn)繪制一個(gè)更準(zhǔn)確的風(fēng)速風(fēng)向圖，一些公司開始使用激光和聲納等裝置來充實(shí)MCP分析法。例如，一家英格蘭工程公司SgurrEnergy已經(jīng)研制出激光雷達(dá)，其工作原理是：脈沖激光柱在風(fēng)中反復(fù)被微粒敲打后會(huì)發(fā)生變形，而通過測(cè)量其變形度就可測(cè)得風(fēng)速、風(fēng)向和風(fēng)切。該公司表示，激光雷達(dá)的使用能將誤差范圍降低幾個(gè)百分點(diǎn)，其結(jié)果可提升項(xiàng)目回報(bào)率約1個(gè)百分點(diǎn)。短期預(yù)測(cè)——供電一旦風(fēng)力渦輪機(jī)投入使用，預(yù)測(cè)的重點(diǎn)就由長(zhǎng)期平均值轉(zhuǎn)向短期特定值。這對(duì)于那
7、些試圖平衡不同電力資源的輸電網(wǎng)操作人員來說，風(fēng)電間歇現(xiàn)象不再是一個(gè)抽象的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，而是將此作為是否調(diào)控的依據(jù)。丹麥國(guó)家電網(wǎng)首席電力操作員波爾·莫藤森（PoulMortensen）表示，丹麥20%的電力來自風(fēng)能，每秒1米的風(fēng)速變化能導(dǎo)致全國(guó)電力輸出產(chǎn)生450兆瓦的變化，相當(dāng)于一個(gè)火電廠的產(chǎn)量。對(duì)于非常短期的預(yù)測(cè)（不到1個(gè)小時(shí)），其主要依賴的技術(shù)是“持續(xù)性預(yù)測(cè)”，即風(fēng)速在1小時(shí)內(nèi)保持一致。盡管在過去的10年間風(fēng)力預(yù)測(cè)技術(shù)有了巨大的發(fā)展，但芬蘭Poyry能源咨詢公司顧問詹姆斯·考克斯（JamesCox）認(rèn)為，持續(xù)性預(yù)測(cè)對(duì)短期預(yù)測(cè)而言依
8、然是一個(gè)基準(zhǔn)。但對(duì)更遠(yuǎn)期的風(fēng)力預(yù)測(cè)就顯得有些力不從心了。為了改善持續(xù)預(yù)測(cè)能力，一些公司開始轉(zhuǎn)向更為科學(xué)的數(shù)值天氣預(yù)測(cè)（NWP），一種用于全國(guó)天氣預(yù)報(bào)的方法，即把大氣數(shù)值模型轉(zhuǎn)為三維網(wǎng)格（每個(gè)網(wǎng)格邊長(zhǎng)有幾千米），結(jié)合從感應(yīng)器和衛(wèi)星收集的物理數(shù)據(jù)（壓強(qiáng)、溫度和濕度等
