BOEM 会根据《国家环境政策法》(NEPA)在任何租赁销售之前准备一份环境评估(EA)。环境分析的目的是估计场地评估(即部署和安装气象浮标)和场地特征化活动(即生物、考古、地质和岩土工程调查)可能产生的影响的性质、严重程度和持续时间。当项目特定的数据和信息可用时,将在审查建设和运营计划(COP)期间解决特定可再生能源设施在确定区域的潜在影响。项目特定信息包括 COP 中所需的数据和分析,例如:与一般项目设计、一般制造和安装方法相关的信息;以及所有电缆和管道,包括项目地役权上的电缆;部署活动的描述;固体和液体废物清单
本作品是作为美国政府机构赞助工作的记录而编写的。美国政府及其任何机构、其任何雇员、其任何承包商、分包商或其雇员均不对所披露的任何信息、设备、产品或流程的准确性、完整性或任何第三方的使用或此类使用的结果做任何明示或暗示的保证,也不承担任何法律责任或义务,也不表示其使用不会侵犯私有权利。本文以商品名、商标、制造商或其他方式提及任何特定商业产品、流程或服务,并不一定构成或暗示美国政府或其任何机构、其承包商或分包商对其的认可、推荐或支持。本文表达的作者的观点和意见不一定代表或反映美国政府或其任何机构、其承包商或分包商的观点和意见。
总之,风力涡轮机叶片设计面临各种挑战和考虑因素。成本效益、制造可扩展性、材料选择、结构完整性、环境影响、社会接受度、维护和电网整合都是需要解决的重要因素。行业利益相关者、研究人员和政策制定者之间的持续研究、创新和合作对于克服这些挑战并确保风能行业的可持续增长至关重要。通过解决这些问题,风能行业可以继续为更清洁、更可持续的能源未来做出贡献。
这是 NRECA Research 农村地区分布式风电集成网络开发 (RADWIND) 项目中电力合作社和其他农村公用事业的分布式风电项目系列案例研究中的第六个。RADWIND 的目标是了解、解决和降低农村公用事业采用分布式风电技术的技术风险和市场障碍。分布式风电项目可以使用任何规模的涡轮机,从小型千瓦级机组到大型多兆瓦机组,只要它们连接到电网的配电侧即可。涡轮机可以连接到电表的客户侧以服务本地负载,直接连接到配电网作为公用事业发电资产,或直接为离网负载供电。有关该项目和其他资源的更多信息,请访问项目登陆页面 www.cooperative.com/radwind 。
摘要 — 风电作为一种绿色能源,正在全球范围内迅速发展,同时,为缓解风电波动性而部署的储能系统 (ESS) 也应运而生。风电和储能系统的容量确定已成为一个亟待解决的重要问题。风电场的尾流效应会导致风速不足和下游风力涡轮机发电量下降,然而,这在电力系统的容量确定问题中很少被考虑。本文提出了一个双目标分布稳健优化 (DRO) 模型,用于确定考虑尾流效应的风电和储能系统的容量。建立了一个基于 Wasserstein 度量的模糊集来表征风电和需求的不确定性。具体而言,风电不确定性受第一阶段确定的风电容量的影响。因此,所提出的模型是一个具有内生不确定性(或决策相关不确定性)的 DRO 问题。为了求解所提出的模型,开发了一种基于最小 Lips-chitz 常数的随机规划近似方法,将 DRO 模型转化为线性规划。然后建立了迭代算法,并嵌入了求取最小Lipschitz常数的方法。案例研究证明了考虑尾流效应的必要性和所提方法的有效性。
垂直轴风力涡轮机 (VAWT) 在城市、偏远地区和海上应用的开发中重新引起了人们的兴趣。过去的研究表明,在能量捕获效率方面,VAWT 无法与水平轴风力涡轮机 (HAWT) 竞争。在低叶尖速比 () 下,VAWT 性能受到动态失速 (DS) 效应的困扰,其中每个叶片每转一圈都会超过静态失速多次。此外,对于 <2,叶片在超过 70% 的旋转期间在失速之外运行。但是,VAWT 具有许多优势,例如全向操作、发电机靠近地面、更低的噪音排放以及使用寿命更长的非悬臂叶片。因此,减轻动态失速并改善 VAWT 叶片的空气动力学性能以提高功率效率是近年来的热门研究课题,也是本研究的方向。西弗吉尼亚大学过去的研究重点是增加循环控制 (CC) 技术以改善 VAWT 空气动力学并扩大操作范围。通过增强 NACA0018 翼型以包含 CC 功能,生成了一种新颖的叶片设计。收集了一系列稳定喷射动量系数 (0.01≤C ≤0.10) 的静态风洞数据,用于分析涡流模型性能预测。开发了控制策略以优化整个旋转过程中的 CC 喷射条件,从而提高了 2≤≤5 的功率输出。但是,产生稳定 CC 喷射所需的泵送功率使增强涡轮机的净功率增益降低了约 15%。这项工作的目的是研究脉冲 CC 喷射驱动,以匹配稳定喷射性能和降低的质量流量要求。迄今为止,尚未完成任何实验研究来分析俯仰翼型上的脉冲 CC 性能。本文描述的研究详细介绍了关于稳定和脉冲喷射 CC 对俯仰 VAWT 叶片空气动力学影响的首次研究。实施了数值和实验研究,改变了 Re 、k 和 ± 以匹配典型的 VAWT 操作环境。根据先前流动控制翼型研究的有效范围,分析了一系列降低的喷射频率 (0.25≤St≤4) 和不同的 C 。由于动态失速效应,发现翼型俯仰将基线升阻比 (L/D) 提高高达 50%。当 C =0.05 时,动态失速对稳定 CC 翼型性能的影响更大,在正攻角时 L / D 增加 115%。脉冲驱动可匹配或改善稳定喷气升力性能,同时将所需质量流量减少高达 35%。从数值流可视化来看,脉冲驱动可降低 DS 期间尾流涡度的大小和强度,从而导致相对于基线和稳定驱动情况的轮廓阻力较低。编制了一个俯仰翼型测试数据库,包括气动系数 (C l 、C d) 的过冲和滞后,以改进分析模型输入,从而更新 CCVAWT 性能预测,其中将直接反映上述 L / D 改进。相对于年功率输出为 1 MW 的传统 VAWT,WVU 之前的工作证明,增加稳定喷气 CC 可以将总输出提高到 1.25 MW。但是,产生连续喷气的泵送成本将 CCVAWT 的年度净收益降低到 1.15 MW。目前的研究表明,由于质量流量要求降低,脉冲 CC 喷射可以回收 4% 的泵送需求,从而将 CCVAWT 的年净发电量提高到 1.19 MW,相对于传统涡轮机提高了 19%。
垂直轴风力涡轮机 (VAWT) 在城市、偏远地区和海上应用的开发中重新引起了人们的兴趣。过去的研究表明,在能量捕获效率方面,VAWT 无法与水平轴风力涡轮机 (HAWT) 竞争。在低叶尖速比 () 下,VAWT 性能受到动态失速 (DS) 效应的困扰,其中每个叶片每转一圈都会超过静态失速多次。此外,对于 <2,叶片在超过 70% 的旋转期间在失速之外运行。但是,VAWT 具有许多优势,例如全向操作、发电机靠近地面、更低的噪音排放以及使用寿命更长的非悬臂叶片。因此,减轻动态失速并改善 VAWT 叶片的空气动力学性能以提高功率效率是近年来的热门研究课题,也是本研究的方向。西弗吉尼亚大学过去的研究重点是增加循环控制 (CC) 技术,以改善 VAWT 空气动力学性能并扩大操作范围。通过增强 NACA0018 翼型以包含 CC 功能,生成了一种新颖的叶片设计。收集了一系列稳定喷射动量系数 (0.01≤C ≤0.10) 的静态风洞数据,用于分析涡流模型性能预测。开发了控制策略以优化整个旋转过程中的 CC 喷射条件,从而提高了 2≤≤5 的功率输出。但是,产生稳定 CC 喷射所需的泵送功率使增强涡轮机的净功率增益降低了约 15%。这项工作的目的是研究脉冲 CC 喷射驱动,以匹配稳定喷射性能和降低的质量流量要求。迄今为止,尚未完成任何实验研究来分析俯仰翼型上的脉冲 CC 性能。本文描述的研究详细介绍了关于稳定和脉冲喷射 CC 对俯仰 VAWT 叶片空气动力学影响的首次研究。实施了数值和实验研究,改变了 Re 、k 和 ± 以匹配典型的 VAWT 操作环境。根据先前流动控制翼型研究的有效范围,分析了一系列降低的喷射频率 (0.25≤St≤4) 和不同的 C 。由于动态失速效应,发现翼型俯仰将基线升阻比 (L/D) 提高高达 50%。当 C =0.05 时,动态失速对稳定 CC 翼型性能的影响更大,在正攻角时 L / D 增加 115%。脉冲驱动可匹配或改善稳定喷气升力性能,同时将所需质量流量减少高达 35%。从数值流可视化来看,脉冲驱动可降低 DS 期间尾流涡度的大小和强度,从而导致相对于基线和稳定驱动情况的轮廓阻力较低。编制了一个俯仰翼型测试数据库,包括气动系数 (C l 、C d) 的过冲和滞后,以改进分析模型输入,从而更新 CCVAWT 性能预测,其中将直接反映上述 L / D 改进。相对于年功率输出为 1 MW 的传统 VAWT,WVU 之前的工作证明,增加稳定喷气 CC 可以将总输出提高到 1.25 MW。但是,产生连续喷气的泵送成本将 CCVAWT 的年度净收益降低到 1.15 MW。目前的研究表明,由于质量流量要求降低,脉冲 CC 喷射可以回收 4% 的泵送需求,从而将 CCVAWT 的年净发电量提高到 1.19 MW,相对于传统涡轮机提高了 19%。
抽象风力是技术突破最成功的先驱者,可能会导致更有效的能量输出。由于能源部门的迅速发展,越来越需要提高风力涡轮机的能源效率和寿命。风力涡轮机的安装由捕获风能所需的以下系统组成。它们是涡轮机,它将机械旋转转换为电力,其他系统以启动,停止和控制涡轮机。大多数商业涡轮机是水平轴风涡轮机。这使得此结构对过速敏感。本文通过考虑静态条件来介绍E玻璃,S玻璃,Armid,环氧碳和石墨烯的不同复合材料的设计和分析。ANSYS Workbench用于对典型的风力涡轮机刀片进行详细研究。对复合材料进行了总变形,等效von-Mises的应力,最大剪切应力和应变能以及结果值的测试。使用CATIA V5软件进行设计,并使用ANSYS软件进行分析。关键字:风力涡轮刀片,复合材料,CATIAV5,ANSYS 2020R1,结构分析。
2-1:常规实验的测试目标和结构模型 .............................................................................. 13 2-2:RTHS 测试活动目标和结构模型摘要 .............................................................................. 15 2-3:FWT 常规实验的比例因子 ............................................................................................ 17 2-4:常规和 RTHS 实验的测试设置 ...................................................................................... 21 2-5:常规和 RTHS 实验中的仪器 ............................................................................................. 27 2-6:FWT 的常规和 RTHS 实验室实验摘要 ...................................................................... 31 2-7:选定的海上实验摘要 ............................................................................................................. 32 3-1:vRTHS 和数值建模测试或模拟的文献综述。 .................. 39 3-2: FWT 的 RTHS 实验总结 .............................................................................. 40 3-3: MIT/TLP 平台和 5 MW NREL 风力涡轮机结构特性 (Matha, D., 2010) 47 3-4: TLP MIT/NREL FWT 的固有频率验证(参考) ............................................................. 51 3-5: 子结构方法......................................................................................................................... 54 3-6: 气动和流体动力学载荷工况 ............................................................................................. 60 3-7: 评估标准 res
全球可再生能源的可用性和可访问性使其在能源部门的脱碳过程中起着领先作用。此外,这种“广泛的可用性”使可再生能源成为最合适的能源类型,可以在很大程度上取决于化石燃料出口国;经常具有高度社会和政治动荡的国家。因此,电力系统正在向基于可再生的模型过渡,该模型允许使用化石燃料被放弃。但是,这意味着社会在整体,能源公司和政府中需要解决的许多技术和运营挑战,尤其是能够有效,安全地将这种不断增长的可再生能源产生能力整合到电力系统中。最引人注目的挑战是与这些干净来源的间歇性以及系统的可靠性和稳定性有关的挑战。在最需要的时间内并不总是生成电力,并且其生产产生的电力系统会导致电力系统较不可预测,更难控制且不同步。这些挑战引起了许多解决方案的提议,例如储能,开发绿色氢等新能源载体和建立虚拟发电厂。能源存储对于平衡网络的生成和需求以及为网络提供支持至关重要 - 甚至是为了执行电力系统中的电力频率调节任务,因此必须部署基于尖端技术的大规模储能系统[1]。国家还专注于绿色氢的生产,因为它可以存储并后来用作燃料,甚至有助于平衡能源生产和消费曲线[2]。最后,鉴于分布式发电的优势以及各国基于该生产模型的电力系统所做的承诺[3],虚拟发电厂也成为将可再生能源集成到电力系统中的关键实体[4]。虚拟发电厂是虚拟单元,它汇总了一组发电和存储电厂的电力和能量存储能力,由一个实体协调,并为电力系统提供能源和辅助服务。全球数字还强调了可再生能源的重要性。根据国际能源机构(IEA)的说法,2021年可再生能力的增加达到了近295吉瓦,打破了新的记录。此外,尽管尚未准确评估俄罗斯入侵乌克兰的影响,但预计安装的可再生能力将在2022年创造新的记录,增长8%。在这种情况下,两种最重要的可再生能源技术,风能和太阳能光伏(PV)功率的竞争力不断提高,尤其是鉴于高煤炭和天然气价格的高度[5]。在2021年底添加的94 GW新设备的94 GW使全球安装的总风能能力达到837 GW [6],而太阳能光伏市场也增长
