“风立方”可准确测定风力发电机流场风速

周华

得到欧洲空天局（ESA）资助和技术支持的一家创业公司Leosphere日前开发出一种名为“风立方（windcube）”的仪器，这一基于激光测量技术的仪器能准确测量风速和风向，从而帮助有关机构为建造风力发电机选择最为恰当的位置。

                               
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ESA的技术专家帮助调整优化“风立方”技术参数

该公司研发总监说，这种激光测试技术的测试原理与声纳技术类似，被称为“丽达（lidar）”技术。由于空气中散布着灰尘、水滴和气溶胶微粒，“风立方”发射的激光散射特征会受到这些微粒的干扰，通过对这些干扰的分析计算，研究人员就能更精确地计算出风速和风向。

                               
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风场中的“风立方”

欧空局12月7日表示，“风立方”可精确测量从地面到空中200米以内的风速和风向，以及空气涡流和风切变等相关风场数据。这些数据对于建造风力发电机至关重要，如果选对了建造地点，将大大提高发电效率。

                               
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lidar技术原理

据欧空局介绍，这种技术还将被用于制造欧空局“风神”卫星。按计划，该卫星将于2011年发射升空，其主要任务是对地球大气环境进行探测，以提高气象预报的精度。

                               
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“风神（Aeolus）”地球大气动力学探测卫星

这家小型公司目前设在荷兰欧空局的商业孵化中心，在目前的启动阶段还接受了来自ONERA的技术支持。lidar技术目前还被应用到其它领域，通过编程方式，这种便携式的风速测定装置可以在1秒内测定10个高度上的风速剖面。

周华

今年8月份在银川参加风力发电机大会期间，29基地张维志曾经指出现有的测速方式得到的风速误差很大，直接影响对风力发电机效率的评估。如果正确评估，现有风力发电机效率大约只有30％多一点。无独有偶，一份俄罗斯科学家的报告也说贝茨极限实际上无法达到，正确的风力机效率极限应该在39％左右（贝茨极限是59％左右）。今天看到这个消息就发上来供风力机气动设计的朋友参考。有进一步信息的时候我再发上来。

通流

能不能解释一下贝茨极限，及俄罗斯的报告。给个来源就可以了。
谢谢

周华

贝茨极限是在连续流假设下，通过动量定理＋连续方程推导出的风力机的最大效率值，其推导过程在一般讲述风力机气动原理的书，甚至是学位论文中都能找到。俄罗斯的报告是一位朋友提供的专利说明，不知道是否可以公开发布，总的意思是证明在真实风场中有部分能量是无法提取出来的。过去欧洲一些报告称他们设计的风力机效率已经接近贝茨极限，而反对的人则说他们的风速测试方法本身有问题，实际上达不到那么高。今天看到的这种测试方法与传统的皮托管测量在原理上有所不同，所以给大家推荐一下。美国NREL实验室曾经测试过各种地形条件下的风切变剖面，不知他们用的是什么方法。

shirazbj

不知道有没有“水立方“，在水下用。对“wave turbine”.

周华

原帖由 shirazbj 于 2009-12-11 00:07 发表

                               
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不知道有没有“水立方“，在水下用。对“wave turbine”.

英国“新科学家”网站上曾经报道过一种水下发电的新设计，大概叫“水蛇”或“水蟒”，很长的一根橡皮管，里面安装了发电装置，随洋流波动发电。当时太忙没来得及翻译，感兴趣的朋友自己可以去找一找。

shirazbj

那是在水面上的。wave turbine在水下。跟wind turbine在风中类似。

周华

没听说过wave turbine，跟过去的潮汐发电机类似吗？

周华

google了一下，找到这个，要是放在洋流里确实很强大：

通流

我个人观点：
这种东西少量使用，没问题。如果大量用的话，肯定会影响海洋环流。对海洋的影响是没法预测的。就像风力发电一样。地球上要是到处都是的话，是不是会影响地球自转？

现在大量的绿色能源，政治因素大于实际用处。所谓 炒作。

周华

应该没那么严重。比如风力发电，适合做并网发电的理想风场没有多少，所以总的提取能量远远达不到蕴藏量。再说风能的来源是太阳能，消耗掉以后还会补充，即所谓可再生能源，所以不会有大问题。我想洋流发电也一样，适合发电的地区都在近海，人工设置的那些装置的发电量与整个洋流相比简直微不足道，而且肯定没有海底山脉、峡谷等消耗的能量多，所以也不会有问题。化石能源消耗的差不多后，绿色能源是必然选择，至少在近100～200年内如此。最近看了一个好莱坞电影《月亮》，上面讲未来人类从月球开采氦3运回地球做能源，但这种星际间的资源开采和利用离现实还有相当大的距离，不太可能在近期实现，也就是在电影里科学幻想一下而已。

通流

到底有多少影响，没有人知道。就像全球气候变暖，也没有确切的证明。

能源问题是人类的生存问题。解决的办法也就是开源节流两种。开源就是发现新的能源。现在的可再生能源也就是炒作一下，从政府骗点钱。真正的办法就只有核能了。不知核能算不算绿色能源。
节流，就是改变人的生活方式。而改变人的生活方式，似乎更难。如少开车。这和我国的汽车工业的发展方针完全相反。当年，还是朱镕基当总理的时候，我就被中央的发展家庭汽车的政策给吓了一跳。那批提这种政策的人，肯定是拿着华尔街的工资。这里面，除了人们的习惯，还有利益集团的问题。

周华

刚在网上看到一个报道，说加拿大那边的媒体说现在所谓的环境问题其实是个人口问题，即问题来源主要是世界人口爆炸，解决办法就是学中国的计划生育政策。不过即便如此，化石能源还是有限的，人口减少也只能延缓化石能源消耗殆尽的日期，而不能解决根本问题，所以可再生能源我感觉并不是骗点钱的问题，而是确实在这方面有需求。但是核能显然不能算绿色能源，毕竟有核废料需要处理，万一再出个切尔诺贝利核电站式的事故不是一样很麻烦吗？个人生活习惯方面现在不是提倡低碳生活吗？反正就是汽车、空调能少开就少开，减少点碳排放就能为改善环境做点贡献。

周华

全球变暖这个问题好象很复杂，现在一般说法是碳排放的多了自然产生温室效应，因此就会变暖，不过我过去也看过一篇文章，说全球变暖主要与太阳黑子活动周期有关系，基本上也保持11年一个周期。这个问题学大气物理的网友应该更有发言权。

jeromechen

风力机的贝茨极限是0.593，一般的风机的效率是0.1，目前先进的风力机也就在0.45左右。所以现在一个研究方面是采用背压的原理，在现在所看到的裸露的风机上面加一个扩散器或聚风设备，理论上能扩大效率是不加所谓“罩子”的功率3倍以上。


[ 本帖最后由 jeromechen 于 2009-12-15 16:45 编辑 ]