通过观察大气的稳定性，风电场运营商可以更深入地了解在任何给定时间产生的电量。
风力涡轮机产生的功率很大程度上取决于风速。在风力发电场中，涡轮机经历相同的风速但具有不同的形状，例如湍流，与风轮廓相比，涡轮机将产生不同的功率量。
劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家Sonia Wharton和科罗拉多大学博尔德分校的同事Julie Lundquist和国家可再生能源实验室的研究表明，这种可变功率可以通过观察大气稳定性来预测。
在1月12日出版的“ 环境研究快报 ”杂志上发表的一篇论文中，沃顿和伦德奎斯特研究了由大气稳定性隔离的涡轮机发电功率数据，以确定西海岸风电场的功率性能。
“无论时间段是否受到三维湍流，湍流强度或风切变的影响，动力对稳定性的依赖性都很明显，”沃顿说。
该团队发现，在稳定条件下，设定风速下产生的功率较高，而在该位置的强不稳定条件下，功率较低。当大气不稳定时，风力发电的平均风力输出差异高达15%。
虽然湍流是评估涡轮机效率的一个相对众所周知的术语，但风力剪切 - 这是大气中相对较短距离的风速和风向差异 - 在评估涡轮机产生的功率时也起着重要作用。超过一定的时间尺度。
Wharton和Lundquist表示，如果风力预报包括大气稳定性影响测量，风电场运营商可以更好地估算产生的电量。
虽然早期的研究着眼于大气稳定性对输出功率的影响，但很少有研究分析现代涡轮机的功率输出，其中心高度超过60米。
在这项新的研究中，沃顿和伦德奎斯特在西海岸一座多兆瓦的风电场收集了迎风现代涡轮机(80米高)的一年电力数据。他们考虑了涡轮机功率信息以及来自80米高塔的气象数据以及声波探测和测距(SODAR)，它们提供了高达表面200米的风廓线，以观察湍流和风切变。观察上风涡轮机消除了涡轮机唤醒可能对动力性能产生的任何影响。
该团队发现风速和发电量随季节和日夜而变化。风速在夜间(功率更大)比白天(功率更低)更高，在暖季期间(更多功率)比在凉爽季节(功率更低)更高。例如，平均发电量是夏季最大发电量的43%，夏季最高发电量为67%。
“我们发现风力涡轮机在春季和夏季经历了稳定，接近中性和不稳定的状况，”沃顿说。“但白天时间几乎总是不稳定或中立，而夜晚非常稳定。”
“这项工作突出了观察涡轮转子盘上风速和湍流的完整剖面的好处，通常只有SODAR或LIDAR(激光探测和测距)等遥感技术才能使用，”Lundquist说。“风能资源评估和电力预测将从这种提高的准确度中获益。”
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