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美國離岸風力發電發展與高速氣流模型
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高速氣流模型有助於為美國離岸風電發展提供資訊。 

隨著聯邦政府計劃執行美國史上最大的離岸風電場租賃銷售,康乃爾大學的一項新研究可透過提供描述低空高速氣流流過美國大西洋沿岸地區的頻率、強度和高度的詳細模型,來幫助了解離岸風電廠的發展。 

這項研究「在美國東部沿海地區與風能相關的高度發生低空高速氣流」在2022年1 月 9 日發表於《Engergies》期刊上。根據合著者Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering工程學院的Barthelmie風能實驗室博士生Jeanie Aird 的發現,高速氣流確實發生在足夠低且能達到美國東海岸離岸計劃中的風電廠的風力渦輪機轉子平面。  

低空噴氣機——在大氣層最低 2 公里處快速流動的氣流——對風力渦輪機有利也有弊。 它們通常會導致風速增加,從而提高渦輪機性能,例如功率輸出,但它們也會增加風切變和湍流較高的渦輪機葉片和塔架上的負載。 了解它們的發生對於規劃風力渦輪機的壽命和發電量非常重要。 

Aird 分析了農業與生命科學學院地球與大氣科學系教授 Sara C. Pryor 提供的天氣研究和預報 (WRF) 模型兩年的模擬結果。 她發現,在馬薩諸塞州以南的離岸風能租賃區,低空噴氣機比在紐約灣(大致從新澤西州沿海延伸到長島東部)和更南端更頻繁地發生。 

Arid表示,其研究特別關注在大約 500 米或以下出現最大值的低空噴氣機,因為在較低的高度,它們更有可能與風力渦輪機相互作用。 

Aird發現低空噴氣可發生在海平面以上約150公尺之處,代表很可能與美國東海岸計劃裡的風力渦輪機產生作用。舉例而言,計劃中包含的麻薩諸塞州海岸附近的Vineyard Wind風電廠的渦輪機輪轂高度為 140 公尺。 

她說:「我們的分析提供了低空噴氣的發生地圖,顯示這些現象在春末和初夏有高達 12% 的時間發生,春末初夏有強勁的水平溫度梯度。我們希望這項研究能夠幫助離岸風電廠開發商,我們也正在努力研發一套預測低空噴流發生的方法。」 

在這項研究之前,由於東海岸相對缺乏風力氣候學的測量,該地區低空噴流的發生頻率、速度和高度存不確定性。這項研究的獨特之處在於該團隊利用了廣泛地理範圍內的兩年高分辨率 WRF 數據。計劃中16 個離岸租賃區,此研究就涵蓋了 13 個來分析低空氣流。 

Aird 與 Pryor 共同撰寫了這篇論文;以及Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering的教授Rebecca Barthelmie,與博士後研究員 Tristan Shepherd。

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