如何提高路上風電發電量? 歐美科學家從小尺寸天氣預報著手

風電目前為各國不容小覷的綠電主力,提高風能供電效率對民生與企業用電都大有裨益。

山脈、植披、河川、建築等因素都會影響風的流動,因此陸上風電發電量無法單純以傳統的氣象預報來預測,對此美國與歐洲科學家決定攜手開發新型測風儀器,希望透過研究複雜地形與小尺度大氣流動,進一步提高風能發電量。

風場營運並非易事,不是放在那邊讓它們轉就好,為了讓風力發電機以最高效率發揮應有的功能,通常電力公司會在 6 小時前進行氣象預測,電網才能依據風場發電量預報來平衡供電,避免出現難以負荷或是供電不足的情形,然而科學家發現,氣象預報與現場狀況準確率只有 40% 到 50%,對風場營運百害而無一利。

過去的氣象預報研究主要瞄準水平範圍 1 公里以內的中尺度天氣系統,但隨著近年來觀測技術的進步以及數值模式的廣泛應用,科學家發現劇烈的天氣變化僅限於中小尺度的範疇,又會受到地形與環境影響,若要再深入研究空氣污染、污染物擴散與聚集、航太、風力發電,還得提高氣象預報的精準度。

對此,「Perdigão 風圖計畫」應運而生,美國聖母大學(University of Notre Dame)、葡萄牙波多大學(University of Porto)等團隊研究範圍 100 公尺以內的微尺度(microscale)氣象,希望能藉此改善現場風力預測跟電網供電規劃,並進一步幫助風力發電開發商選址與營運。

美國聖母大學、葡萄牙波多大學等團隊研究範圍 100 公尺以內的微尺度氣象,希望能藉此改善現場風力預測跟電網供電規劃,並進一步幫助風力發電開發商選址與營運。(圖/聖母大學)

美國聖母大學、葡萄牙波多大學等團隊研究範圍 100 公尺以內的微尺度氣象,希望能藉此改善現場風力預測跟電網供電規劃,並進一步幫助風力發電開發商選址與營運。(圖/聖母大學)

團隊 2017 年開始在葡萄牙 Perdigao 山脊進行測試,除了裝置搭載 54 個儀器的氣象桿,測量風速、方向、濕度、溫度,還用 22 個雷射光達儀器研究三維的小尺度風場,善加利用現場呼呼咆嘯的山風與陡峭山谷來研究風的流動。

丹麥技術大學風能研究人員 Jakob Mann 表示,一旦風速出現 10% 變動,風能發電量就會出現 ± 30% 的差異,風機裝置尤其容易受到丘陵、森林等地形與環境影響。因此若該研究有成,將有助於提高風力發電的效率。

風電為各國不容小覷的綠電主力,提高風能供電效率對民生與企業用電都大有裨益,以 2017 年的數據來看,美國電力來源 6.3% 為風力發電,歐盟的風電占比則達 11.6%,再加上,Perdigo 風圖計畫的益處也不僅如此,或許也可以進一步改善山谷微粒沉積的研究,或是最佳化無人機和飛機在山谷的導航技術。

目前研究已發表在《Bulletin of the American Meteorological Society》。

 

 

(本文經TechNews同意授權轉載,作者: Daisy Chuang)

 

 

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