風(fēng)力監(jiān)測試驗收集風(fēng)電數(shù)據(jù)
氣象學(xué)家拉里·博格是美國能源部西北太平洋國家實驗室（PNNL）的研究員，從事風(fēng)力監(jiān)測方面的工作。為了能更好地掌握風(fēng)的動向和其他信息，博格一直在進行各類試驗和研究。目前，他和他的同事們正在進行一個試驗，即對350英尺高度的風(fēng)力狀況進行監(jiān)測和研究，而之前風(fēng)力監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測高度通常只有30英尺。博格表示，一些風(fēng)電企業(yè)可能會進行更高區(qū)域的風(fēng)力監(jiān)測，但監(jiān)測信息業(yè)是完全保密的。而這次PNNL進行的試驗，得到的信息將會完全公開。
博格說：“目前的技術(shù)能夠幫助我們大體上預(yù)測風(fēng)的動向，但卻無法掌握更為具體的信息，比如風(fēng)力的強弱和起風(fēng)的時間。而這些信息是更為重要的。因此我們才會進行這個全新的研究項目。該試驗的目的就是尋找一個更為精確、可靠的風(fēng)力監(jiān)測方法。”
據(jù)博格介紹，為了讓研究結(jié)果有助于提高風(fēng)力預(yù)測的準確性，此次試驗選擇在位于華盛頓和俄勒岡州交界處的一處風(fēng)電場進行。研究結(jié)果將讓風(fēng)電公司在為風(fēng)電場選址時更有針對性，同時也將為風(fēng)電場的運行提供更多有利信息。
這個研究項目從2010年11月便已啟動。博格和他的同事們對當?shù)仫L(fēng)力狀況的監(jiān)測將一直持續(xù)9個月。之所以選擇這段時間試驗是由于這幾個月正是當?shù)仫L(fēng)力最強勁的時候。這段時間里博格和他的同事將根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)完成在350英尺高度的風(fēng)力狀況報告。博格表示：“實驗?zāi)康氖菫榱藥椭腥?，而不是只為一兩個風(fēng)電公司服務(wù)。更清晰了解每一個地區(qū)的風(fēng)力狀況，還將極大地提高風(fēng)力發(fā)電的效率。”
尖端設(shè)備助力項目研究
這個試驗完成起來看似很簡單，其實不然。想要得到詳細的數(shù)據(jù)，首先得將風(fēng)的“行為”都一一記錄下來。為了能夠捕捉到來無影去無蹤的風(fēng)，研究人員借助了不少最新的尖端設(shè)備。
其中一個十分重要的設(shè)備便是國家氣象局研制的新一代多普勒雷達氣象站。這個氣象站可以發(fā)出短脈沖的無線電波，這些電波在遇到大氣中的雨滴或其他微粒之后會反彈。像這樣的氣象站在美國還有很多，氣象局將這些氣象站通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起。人們在天氣預(yù)報中經(jīng)?？吹降臍庀髨D便是通過這些氣象站收集的信息繪制而成的。而在此次研究中，多普勒雷達氣象站中的計算機將會分析雷達回收的信號，從而得到該地區(qū)風(fēng)力狀況的詳細信息。
為了更好地進行試驗，研究小組還專門設(shè)計了用來測量風(fēng)速以及風(fēng)向的裝置。這種裝置與多普勒雷達氣象站所使用的雷達有些類似，同樣可以發(fā)射出無線電波，電波會在遇到濕度和溫度變化后發(fā)生反彈。但是多普勒雷達可以通過發(fā)射一束可回旋電波來監(jiān)測天空中的情況，而研究小組所使用的裝置卻會向天空同時發(fā)出三束電波。該設(shè)備過去曾在美國能源部大氣輻射測量與氣候研究項目中被使用。
另外一個在試驗中得到廣泛應(yīng)用的設(shè)備是多普勒探聲裝置。這種裝置與其他設(shè)備最大的不同之處就在于它通過聲波而不是無線電波來進行探測。探聲裝置可以向天空發(fā)出一系列高頻率聲波，這些聲波在遇到濕度和溫度變化時同樣會發(fā)生變化并被雷達接收到。借助這類裝置，研究人員可以更好地在較低高度監(jiān)測風(fēng)力狀況。
準確掌握風(fēng)力狀況意義重大
博格表示，試驗中收集到的所有數(shù)據(jù)不僅可以幫助風(fēng)電場提高其發(fā)電效率，同時也能讓風(fēng)電更好地融入國家電網(wǎng)。過去類似的風(fēng)力監(jiān)測系統(tǒng)在準確性上一直不太盡如人意，尤其在面對強風(fēng)以及伴有降雨等其他氣候現(xiàn)象時更是如此。對風(fēng)電場來說，哪怕僅是微小的風(fēng)速預(yù)測偏差都將導(dǎo)致發(fā)電過程中產(chǎn)生重大問題。從這個角度來說，該試驗對風(fēng)力發(fā)電更是具有重大意義。
如果風(fēng)電場得到錯誤的風(fēng)力預(yù)測信息，那么整個系統(tǒng)將可能承受突如其來的巨大能量。為了應(yīng)對這種情況，電力部門就不得不立即轉(zhuǎn)移這些能量或者暫時關(guān)閉其他能源發(fā)電系統(tǒng)。大多數(shù)情況下，這種轉(zhuǎn)移必須在很短的時間內(nèi)完成，并且?guī)缀鯖]有提前準備的時間，這對整個電網(wǎng)來說無疑是一個巨大的考驗。當然，不僅是突然出現(xiàn)的強風(fēng)會給電網(wǎng)系統(tǒng)帶來沖擊，在電網(wǎng)需要風(fēng)電場供電時，若風(fēng)突然停止也是一個令人頭疼的問題。因此，如果這些突如其來的氣候變化可以提前預(yù)知，那么無論從風(fēng)電場還是電網(wǎng)的角度來說，都可以提前做好準備。
除了在運行過程中可以通過更為精確的風(fēng)力預(yù)測受益，在為風(fēng)電場選址時，得到更為詳實的當?shù)仫L(fēng)力信息同樣十分重要。建造一座風(fēng)電場通常需要巨額投資，但如果對當?shù)仫L(fēng)力狀況沒有充分的了解，恐怕風(fēng)電投資商們心中都會沒底。不過這方面的研究目前還處在展開階段，沒有十分成熟且有效的評估方式。
作為間歇性能源的典型代表，風(fēng)電的廣泛應(yīng)用還需解決其不夠穩(wěn)定的弱點。在科學(xué)家的不懈努力下，相信在不久的將來，風(fēng)電一定可以像其他能源一樣被人們完全掌控。
