2007年11月22日
风力发电,长期以来被认为是风一样变化无常的本身,可以培养成为一个稳定、可靠的电力来源,在一个比目前更低的成本,根据斯坦福大学的科学家。
关键是连接风力发电与输电线路在给定的地理区域,因此结合农场的电力输出成一个强大的能量来源。研究结果刊登在11月号的美国气象学会应用气象学和气候学杂志》上。
风是世界上增长最快的电力能源,该研究的作者称,克里斯蒂娜•阿切尔雅各布森和马克。然而,因为风是间歇性的,它不是用来供应基本负载电力。基载电力的稳定可靠的电力,不断产生,通常是通过发电厂,无论电力需求。但连接风力发电场输电网减少风力变化造成的功率波动,使很大一部分它一样一致的电源一个煤炭发电厂。
“这项研究表明,如果相互关联的大规模使用风能,三分之一或更多的能量可用于可靠的电力,剩下的间歇部分可用于交通、让风来解决能源、气候和空气污染问题同时,”阿切尔说,这项研究的首席作者咨询助理教授和斯坦福大学土木与环境工程学系研究助理在卡内基研究所全球生态部门。
这有点像在一群仓鼠生成你的力量,每一个单独的笼子里跑步机。在任何给定的时间,一些仓鼠会睡觉或者吃一些将他们的跑步机上跑步。如果你只有一个仓鼠,跑步机是或不是,所以权力的打开或关闭。有两个仓鼠,胜算更好的那一个在跑步机上将在任何给定的时间点和你跑步的机会,说,你的搅拌机,上升。获得足够的仓鼠在一起的几率是相当不错,至少几个总是在跑步机上,起动千瓦。
合并后的输出的仓鼠会有所不同,取决于有多少人在跑步机上在任何一个时间,但会有一定程度的力量,总是产生,即使不同的仓鼠跳上或个人跑步机。这是可靠的基载电力。
连接风力发电场会以同样的方式运作。
“我们的想法是,风速可以平静的在一个给定的位置,它可能是突发的其他人。通过连接这些位置在一起我们可以消除差异,大大提高整体性能,”阿切尔说。
正如你所预料的那样,并不是所有的位置对风力发电场。只有位置强风经济竞争力。在他们的研究中,弓箭手和雅各布森,斯坦福大学土木与环境工程教授,评估网站19日在美国中西部,与年平均风速大于每秒6.9米的高度80米地面,现代风力涡轮机的中心高度。现代涡轮80 - 100米高,大约有一座30层楼高的建筑的高度,他们的叶片长70米或更多。
研究人员使用每小时的风力数据,收集并由国家气象服务品质管理,为整个2000年从美国中西部的19个站点。他们发现,平均为33%,最高47%的互联yearly-averaged风能农场可以用作可靠,基本负载电力。这些百分比将适用于任何数组10或更多的风力发电场,只要满足最低风速和发电机高度标准用于这项研究。
连接多个风电场的另一个好处是减少总距离,所有的权力从起源到目标点的多个点。连接多个风电场一个公共点,然后连接指向一个遥远的城市减少传输的成本。
是一样的有很多的河流和小溪连接在一起形成一条河,流海,而不是让每个溪流到海岸通过雕刻出自己的小通道。
另一种类型的成本节约也结果当电力流动结合在一个单一的输电线路。阿切尔解释说:假设一个电力公司想把权力从几个独立场的最大容量,说,1500千瓦(千瓦)从中西部到加州。每个农场需要短输电线路1500千瓦共同点在中西部地区。然后他们需要一个更大的传输线之间的共同点和California-typically总容量1500千瓦的数量乘以独立的农场的联系。
然而,地理上分散的农场,他们不太可能会同时经历足够强大的风,同时产生1500千瓦的最大输出。因此,长距离输电线路的容量可以减少明显,只有一个小整体输出功率损失。
更多的风力发电场连接到公共点在中西部地区,减少长途传输容量越大,是可能的。
“由于长距离传输的高成本,减少20%的传输容量与小输出功率损失明显降低风力发电的成本,”阿切尔说,他计算了输出功率下降只有1.6%。
只有一个农场,减少20%的长途传输容量将减少输出功率9.8 percent-not减少了20%,因为农场不是生产它的最大可能的输出。
阿彻说,如果美国和其他国家都开始组织新风电场的选址和互连基于总体规划,电源可以被消除,可以减少传输需求,减少风能的成本。这可能导致大规模的市场渗透风力气了最便宜的清洁可再生电力源可能为最终解决全球变暖贡献显著,以及减少城市空气污染造成的死亡。
http://www.ametsoc.org/ams