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美國的四倍渦輪機可以實現(xiàn)2030年的風(fēng)能目標(biāo)

2020-02-26 11:10 來源：世界能源網(wǎng) 瀏覽：

根據(jù)康奈爾(Cornell)的最新研究，美國可以在10年內(nèi)以輕柔的方式發(fā)電20%的電力。

地球與大氣科學(xué)系教授Sara C. Pryor說：“美國目前約有7%的風(fēng)能來自電力。” “這項研究表明，將風(fēng)力渦輪機的裝機容量從2014年的水平提高三倍，將使我們能夠?qū)崿F(xiàn)20%的風(fēng)力發(fā)電目標(biāo)，而無需增加土地，也不會對整個系統(tǒng)的效率或當(dāng)?shù)貧夂蛟斐韶?fù)面影響。”

這項研究名為“美國20%的風(fēng)能發(fā)電對系統(tǒng)效率和區(qū)域氣候的影響有限”，該研究于1月17日發(fā)表在《自然科學(xué)報告》上。這項研究由美國能源部科學(xué)辦公室資助，并且基于一系列廣泛的高分辨率大氣模擬。

普賴爾與麗貝卡J. Barthelmie，教授在機械和航空航天工程學(xué)院西布利和博士后研究員特里斯坦J.牧羊犬一起制定怎樣的場景風(fēng)能可從目前的水平，到2030年擴大到整個美國電力供應(yīng)的五分之一，如美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)在2008年所概述。

NREL報告稱這是“ 20%的風(fēng)能情景”，它指出，到2030年，美國20%的風(fēng)能產(chǎn)生的電力可消除約8.25億公噸的二氧化碳排放。

研究人員說，從2016年到2017年，美國的風(fēng)力發(fā)電量增長了12%，達(dá)到254兆瓦時，然后在2018年又增長了8.3%，達(dá)到275兆瓦時。在上下文中，美國目前每月使用大約310至320兆瓦時的電力，這些電力來自煤炭，天然氣，核能和可再生能源發(fā)電廠。

普賴爾說：“風(fēng)能已經(jīng)在使全球能源體系脫碳中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。” “風(fēng)力發(fā)電機償還他們的三至七個月操作的部署和制造相關(guān)的壽命的碳排放量，并提供近30年來幾乎無碳的電力產(chǎn)生。”

但是，研究人員問到，將風(fēng)力渦輪機數(shù)量增加四倍是否會降低收集能量的渦輪機機隊的效率?那一代人會對當(dāng)?shù)貧夂虍a(chǎn)生負(fù)面影響嗎?

在大型風(fēng)力渦輪機的高密度陣列中，研究人員研究了與稱為“風(fēng)力渦輪機尾流 ”的現(xiàn)象相關(guān)的系統(tǒng)范圍內(nèi)效率的可能下降，在這種現(xiàn)象中，風(fēng)力渦輪機提取動量會降低風(fēng)速。此喚醒是通過與大氣中的空氣原狀混合侵蝕，但可以降低風(fēng)速，關(guān)于下游風(fēng)輪機撞擊。

Barthelmie說：“ 上游風(fēng)力渦輪機對風(fēng)的'盜竊'降低了整個風(fēng)力渦輪機集合所產(chǎn)生的總功率，而增強的混合(湍流)可以改變風(fēng)力渦輪機附近的當(dāng)?shù)貧夂驐l件。”

研究人員提供了一些方案，例如使用改進(jìn)的技術(shù)為渦輪機提供動力，以在不使用額外土地的情況下擴大風(fēng)力渦輪機的裝機容量。研究人員證明，裝機容量的擴展對系統(tǒng)范圍的效率影響很小，而對當(dāng)?shù)貧夂虻挠绊憚t很小，而通過部署大型，先進(jìn)的渦輪機可以減少這種影響。

文章來源：www.world-energy.org