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可再生能源科学家和工程师如何发现建造风力发电场的最佳地点?

据ABC电视台报道,人们可能认为,只要有稳定的风能供应,就可以转动一些涡轮机,开始生产可再生能源,但现实情况要复杂得多。

开发人员必须通过一系列复杂的标准,从奶牛到计算机软件。一个风力发电场开发商如何知道在哪里建立新的风力发电场?

可再生能源开发商Epuron在澳大利亚拥有17个风能和太阳能电站。2012年,该公司在新南威尔士州北部获得了170兆瓦(17万千瓦)的白岩风电场的开发商批准。在邻近的阿米代尔镇附近还有一个正在规划阶段的300兆瓦(30万千瓦)的农场。

执行董事兼联合创始人安德鲁·杜兰表示,公司在2003年成立时,仍在使用纸质地图来帮助识别网站。目前,地理信息系统(GIS)技术是其选址过程的基础。他说:“说实话, GIS对我们很重要。我无法想象没有它我们怎么能做到。”

在规划阶段,开发商必须考虑到邻近濒危物种和遗产地,是否有合适的道路来运输涡轮机,以及利用现有输电基础设施的能力等等。GIS软件将这些因素叠加在一幅详细的3D地图上,其中包括关于该地区风能资源的所有已知数据。

据领先的GIS公司Esri称,GIS技术部门价值21亿美元(约142.8亿元),仅在澳大利亚就有近1万家机构在使用。

杜兰说,确保居住在计划中的风电场上或附近的社区得到充分的信息是规划过程中至关重要的下一步。他说:“这是从尊重的立场开始的,我们所做的很多事情都是为了理解我们正在对一个社区产生的影响。”

一旦确定了合适的地点,开发商可能会花费三年以上的时间来测量风速,以确保尽可能高的发电量。考虑到风力发电场从概念到完工可能需要开发商长达7年的时间。在这个过程中,他们可能会利用一些专家顾问来达到目标。

可再生能源工程师克里斯•布兰克斯比表示,在风力发电场选址的所有关键因素中,靠近现有输电基础设施是最主要的因素。没有高压传输,产生的电力将无法有效地到达市场消费。

布兰克斯比表示,阿米达尔地区完善的输电线路和大分水岭上的高风速,使该地区成为未来能源农场的选址地。

他说:“在寻找连接到网络中仍有能力连接的网站方面存在很多竞争。让放牧的牛远离涡轮机和不被新建的道路所阻碍也需要考虑。在这些细节上有很多计划,只是为了让每个人都能顺利完成。随着新技术的发展,除了高风速之外的所有地点都可能成为可能。”

马库斯·瓦格纳是阿德莱德大学计算机科学的高级讲师。十多年来,他和一个学术团队一直在开发复杂的机器学习算法,以优化风力发电场中涡轮机的位置。

当涡轮机将风转化为能量时,它会留下尾迹,从而降低身后的风速。在他们的第一篇研究论文中,瓦格纳的团队开发了一种算法来确定如何高效地在一个风力发电场放置1000个涡轮机,同时保持尽可能高的能源输出。瓦格纳表示,该算法能够在一台日常笔记本电脑上运行的情况下,将模拟中的互动次数从100万次减少到2000次。

为了加快涡轮机优化的研究,瓦格纳表示,大型风力发电场开发商应公布其运营风力发电场的长期数据。他说: “我认为这非常重要。这将直接有助于随后验证结果,例如,一旦风力涡轮机安装到位,并运行一年或十年,我们就可以收集真实的数据,而不仅仅是基于模拟的数据。因此,首先获得真实数据是非常有用的,因为这样我们就可以完善我们的假设。”