風(fēng)力渦輪機(jī)可以產(chǎn)生不同的發(fā)電量，原因是不同“剖面形狀”的風(fēng)。來(lái)源：勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室
觀(guān)察穩(wěn)定的大氣，風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商可以更深入地了解任何給定時(shí)間的發(fā)電量。
風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電，在很大程度上取決于風(fēng)速。在風(fēng)電場(chǎng)，渦輪機(jī)會(huì)遇到相同的風(fēng)速，但不同形狀如湍流狀的風(fēng)廓線(xiàn)（wind profile），會(huì)產(chǎn)生不同的發(fā)電量。
這種多變的發(fā)電來(lái)是可以預(yù)測(cè)的，只需觀(guān)察大氣的穩(wěn)定性，持這種看法的人，有勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Livermore National Laboratory）的科學(xué)家索尼婭•沃頓（Sonia Wharton）和他的同事朱利•朗魁斯特（Julie Lundquist），他的同事是在科羅拉多大學(xué)博爾德分校（University of Colorado at Boulder）和國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（National Renewable Energy Laboratory）。
有一篇論文，發(fā)表在1月12日一期的《環(huán)境研究快報(bào)》（Environmental Research Letters）雜志上，沃頓和朗魁斯特考察了渦輪機(jī)發(fā)電數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的大氣穩(wěn)定性，計(jì)算出西海岸（West Coast）風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的發(fā)電性能。
“發(fā)電依靠穩(wěn)定性，這是明鮮的，不論時(shí)段分隔否是采用三維湍流（three-dimensional turbulence）、湍流強(qiáng)度（turbulence intensity）或風(fēng)切變（wind shear），都是這樣，”沃頓說(shuō)。
研究小組發(fā)現(xiàn)，在設(shè)定的風(fēng)速，發(fā)電量較高的是在穩(wěn)定條件下，較低的是在強(qiáng)烈不穩(wěn)定的條件下，這是指在同一位置。平均而言，風(fēng)電功率輸出的差異高達(dá)15％，少發(fā)這么多風(fēng)電，是因?yàn)榇髿獠环€(wěn)定。
湍流風(fēng)是一個(gè)比較常見(jiàn)的名詞，用于評(píng)估風(fēng)輪機(jī)的效率，而風(fēng)切變亂流是指不同的風(fēng)速和風(fēng)向，出現(xiàn)于相對(duì)短距離的大氣中，亂流風(fēng)也起著重要的作用，用于評(píng)估渦輪機(jī)可以發(fā)多少電，這是指在一定的時(shí)間尺度。
沃頓和朗魁斯特說(shuō)，風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商可以更好地估計(jì)發(fā)電量，因?yàn)轱L(fēng)力預(yù)測(cè)包括大氣穩(wěn)定性影響的測(cè)量。
雖然早期的研究也考察過(guò)大氣穩(wěn)定性如何影響輸出功率，但是，很少有研究分析現(xiàn)代渦輪機(jī)的輸出功率，這種渦輪機(jī)的輪轂高度超過(guò)60米。
在新的研究中，沃頓和朗魁斯特收集了一年的電力數(shù)據(jù)，是采自上風(fēng)現(xiàn)代渦輪機(jī)（80米高），就在西海岸的一個(gè)多兆瓦風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。他們認(rèn)為，渦輪機(jī)發(fā)電信息和氣象數(shù)據(jù)，都是來(lái)自80米高的塔柱，聲波探測(cè)和測(cè)距器（SODAR：Sonic Detection and Ranging）提供的風(fēng)廓線(xiàn)，可達(dá)到地面以上200米，可以考察湍流風(fēng)及風(fēng)切變。考察上風(fēng)渦輪機(jī)，可以消除渦輪機(jī)尾流（turbine wakes）的任何影響，因?yàn)榭赡軙?huì)影響發(fā)電性能。
該研究小組發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速和電力生產(chǎn)的變化，原因在于季節(jié)性，以及晝夜的區(qū)別。風(fēng)速更高（發(fā)電更多）的是在夜間，而不是在白天（發(fā)電較少），而且更高的是在溫暖的季節(jié)（發(fā)電更多），而不是在涼爽的季節(jié)（發(fā)電較少）。例如，平均風(fēng)電生產(chǎn)中，43％的最大發(fā)電容量是在夏天，達(dá)到67％的頂峰，是在夏天的夜晚。
“我們發(fā)現(xiàn)，風(fēng)力渦輪機(jī)在春季和夏季，會(huì)遇到穩(wěn)定、近中性和不穩(wěn)定的情況，”沃頓說(shuō)。 “但是，白天幾乎總是不穩(wěn)定或中性的，而晚上會(huì)非常穩(wěn)定。”
朗魁斯特說(shuō)：“這項(xiàng)工作突出表明，有益的是觀(guān)測(cè)完整剖面的風(fēng)速和湍流風(fēng)，要針對(duì)整個(gè)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子盤(pán)，要做到這一點(diǎn)，往往只能采用遙感技術(shù)，比如聲波探測(cè)和測(cè)距器或激光雷達(dá)，就是激光探測(cè)和測(cè)距器（LIDAR：Laser Detection and Ranging）。風(fēng)能資源評(píng)估及功率預(yù)測(cè)會(huì)受益，因?yàn)檫@有更高的精確度。”
