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能提前检测到强风的系统能减少磨损,增加产量。
一种位于风力涡轮机前侧的新型光导纤维激光系统能够测量1000米之外的风速和风向,使得庞大的机器有宝贵的几秒钟时间主动适应强风和风向的突然改变。由位于维吉尼亚州马纳萨斯(Manassas)的初创企业Catch theWind公司研发的该设备可以提高风力涡轮机的效率,并使它们免于发生故障。
该装置可以帮助降低利用风能生产可再生电能的成本。风力涡轮机的叶片与迎面而来的风对齐的角度每差1°就会损失大约1%的运行效率。Catch theWind公司声称,通过精确地改变方向,激光系统可以使涡轮机的功率输出提高10%。该公司说,叶片的倾斜度也可以在风到来前进行调整,以减少涡轮机变速箱部件和叶片的磨损,降低高达10%的维修和保养成本,并延长了风力发电场的使用寿命。
Trillium Power公司近海风能开发首席执行官约翰·考尔托夫(JohnKourtoff)把Catch the Wind公司的方法称之为“有趣的概念”,如果它既可以减少风力发电厂的成本又可以增加收入。他说:“从表面上看,这是行得通的。它对我们是有利的。但我必须要看真正的实地数据。”
目前的风能测量系统——机械风速计和更先进的激光雷达(光线监测和测距)设备——主要用于确定某个地方是否适于建造风力发电厂。该系统也被作为实地气象站的一部分,用来进行长期的风力预报。考尔托夫说,还可以通过在涡轮机的机舱后安装小型风速计来收集实时数据。该设备的问题在于,空气通过涡轮机的叶片后被搅乱了,以至于测量结果不准确,不可靠。此外,涡轮机只能在叶片受到冲击后才能对风力变化作出反应,使其在几秒钟之内易受来自于风切变、强风和乱流一系列的冲击力。
Catch the Wind公司已经改造了激光雷达,使其可以安装在风力涡轮机上并测量风速的变化以便及时对涡轮机进行调整。它在涡轮机之前以脉冲形式发出三束不可见的激光束,同时测量不同距离处垂直和水平风速,以及突然变化的风向。像传统的激光雷达一样,它应用了多普勒效应(Doppler principle):当激光碰到风中的小尘埃颗粒进行反射后,就会改变颜色。激光的颜色与小颗粒的速度成正比。该设备使用专门算法,在将一系列反应传送到涡轮机的控制系统之前,把这些数据转换成风速和风向的测量值。该设备提前通知20秒——足以改变机舱和叶片角度,以便使涡轮机获取更多的风能,同时减少其部件的压力。
公司总裁菲利普·罗杰斯(PhilipRogers)说,传统的激光雷达不适合安装在风力涡轮机上,因为这些装置依赖镜子,它们必须精确定位,把单一的激光束投射成三维圆锥体。温度变化或突然的移动会让镜子失准。罗杰斯公司的设备用光纤替代镜子,其能投射出三束分开的激光束。这种设计使其坚固耐用、体积小、质量轻,足以永久安装在涡轮机机舱并把它集成到控制系统中。罗杰斯表示:“这非常类似于固体电子技术,这有利于形成非常紧凑和坚固的系统,因为它不易受震动、温度改变的影响,也不会因移动产生任何不利影响。”
Catch the Wind公司的系统在加拿大风能研究所(Wind Energy Institute ofCanada)——位于爱德华王子岛(PrinceEdward Island)的多风海岸线——进行实地测试后,研究所的技术主管保罗·多克里尔(Paul Dockrill)说,该设备安装在三角架上进行初始地面测试时表现良好。它将很快被安装到涡轮机的机舱中进行更深入的研究。
罗杰斯预想,光纤系统在生产时就直接被集成到新的涡轮机上,它也可以改型装配到目前已经在运作的数以千计的涡轮机中。他说:“我们正在与许多制造商讨论,也已经看到了巨大的利益。”他补充说,进行商业化生产的时间定为2010年底。
一种位于风力涡轮机前侧的新型光导纤维激光系统能够测量1000米之外的风速和风向,使得庞大的机器有宝贵的几秒钟时间主动适应强风和风向的突然改变。由位于维吉尼亚州马纳萨斯(Manassas)的初创企业Catch theWind公司研发的该设备可以提高风力涡轮机的效率,并使它们免于发生故障。
该装置可以帮助降低利用风能生产可再生电能的成本。风力涡轮机的叶片与迎面而来的风对齐的角度每差1°就会损失大约1%的运行效率。Catch theWind公司声称,通过精确地改变方向,激光系统可以使涡轮机的功率输出提高10%。该公司说,叶片的倾斜度也可以在风到来前进行调整,以减少涡轮机变速箱部件和叶片的磨损,降低高达10%的维修和保养成本,并延长了风力发电场的使用寿命。
Trillium Power公司近海风能开发首席执行官约翰·考尔托夫(JohnKourtoff)把Catch the Wind公司的方法称之为“有趣的概念”,如果它既可以减少风力发电厂的成本又可以增加收入。他说:“从表面上看,这是行得通的。它对我们是有利的。但我必须要看真正的实地数据。”
目前的风能测量系统——机械风速计和更先进的激光雷达(光线监测和测距)设备——主要用于确定某个地方是否适于建造风力发电厂。该系统也被作为实地气象站的一部分,用来进行长期的风力预报。考尔托夫说,还可以通过在涡轮机的机舱后安装小型风速计来收集实时数据。该设备的问题在于,空气通过涡轮机的叶片后被搅乱了,以至于测量结果不准确,不可靠。此外,涡轮机只能在叶片受到冲击后才能对风力变化作出反应,使其在几秒钟之内易受来自于风切变、强风和乱流一系列的冲击力。
Catch the Wind公司已经改造了激光雷达,使其可以安装在风力涡轮机上并测量风速的变化以便及时对涡轮机进行调整。它在涡轮机之前以脉冲形式发出三束不可见的激光束,同时测量不同距离处垂直和水平风速,以及突然变化的风向。像传统的激光雷达一样,它应用了多普勒效应(Doppler principle):当激光碰到风中的小尘埃颗粒进行反射后,就会改变颜色。激光的颜色与小颗粒的速度成正比。该设备使用专门算法,在将一系列反应传送到涡轮机的控制系统之前,把这些数据转换成风速和风向的测量值。该设备提前通知20秒——足以改变机舱和叶片角度,以便使涡轮机获取更多的风能,同时减少其部件的压力。
公司总裁菲利普·罗杰斯(PhilipRogers)说,传统的激光雷达不适合安装在风力涡轮机上,因为这些装置依赖镜子,它们必须精确定位,把单一的激光束投射成三维圆锥体。温度变化或突然的移动会让镜子失准。罗杰斯公司的设备用光纤替代镜子,其能投射出三束分开的激光束。这种设计使其坚固耐用、体积小、质量轻,足以永久安装在涡轮机机舱并把它集成到控制系统中。罗杰斯表示:“这非常类似于固体电子技术,这有利于形成非常紧凑和坚固的系统,因为它不易受震动、温度改变的影响,也不会因移动产生任何不利影响。”
Catch the Wind公司的系统在加拿大风能研究所(Wind Energy Institute ofCanada)——位于爱德华王子岛(PrinceEdward Island)的多风海岸线——进行实地测试后,研究所的技术主管保罗·多克里尔(Paul Dockrill)说,该设备安装在三角架上进行初始地面测试时表现良好。它将很快被安装到涡轮机的机舱中进行更深入的研究。
罗杰斯预想,光纤系统在生产时就直接被集成到新的涡轮机上,它也可以改型装配到目前已经在运作的数以千计的涡轮机中。他说:“我们正在与许多制造商讨论,也已经看到了巨大的利益。”他补充说,进行商业化生产的时间定为2010年底。