美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室在 2017 年中發(fā)布了一篇關(guān)于「智能風(fēng)場(chǎng)」的報(bào)告，題為： Enabling the SMART Wind Power Plant of the Future Through Science-Based Innovation – 未來(lái)科技創(chuàng)新賦能智能風(fēng)場(chǎng)。

這篇報(bào)告的目的是向公眾和決策者提供一個(gè)未來(lái)風(fēng)場(chǎng)智能化的發(fā)展規(guī)劃和路線圖，我在這里把其中的重要部分做一個(gè)概述。

發(fā)展智能風(fēng)場(chǎng)的目的

智能風(fēng)場(chǎng)的目的只有一個(gè)：降低風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的在整個(gè)生命周期內(nèi)的度電成本，更準(zhǔn)確一點(diǎn)說(shuō)就是平準(zhǔn)化度電成本，LCOE。

要降低度電成本，有兩方面手段：一是增加風(fēng)能利用效率；二是降低設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)的成本。

智能風(fēng)場(chǎng)未來(lái)研究的主要內(nèi)容

回歸到問(wèn)題的根本，如何高效地利用風(fēng)能，如何在最大化捕獲風(fēng)能的同時(shí)降低設(shè)備的疲勞和極限載荷從而節(jié)約成本。

過(guò)去，我們都是從一臺(tái)機(jī)組，一個(gè)機(jī)型去考慮上述問(wèn)題；

未來(lái)，風(fēng)場(chǎng)智能化的發(fā)展方向是從場(chǎng)級(jí)去考慮這樣的問(wèn)題，找到解決方案

過(guò)去，我們傾向于把大氣的運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程當(dāng)成隨機(jī)變化的量來(lái)考量，我們?cè)谠O(shè)計(jì)單機(jī)組閉環(huán)控制系統(tǒng)時(shí)，都是把風(fēng)速作為一個(gè)干擾項(xiàng)來(lái)對(duì)待的；

未來(lái)，從場(chǎng)級(jí)智能化的角度，我們應(yīng)該重新考慮風(fēng)速這個(gè)變量的地位，我們要用新的技術(shù)手段和計(jì)算方法重塑整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能利用方式。

所以，智能風(fēng)場(chǎng)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要內(nèi)容就是風(fēng)電場(chǎng)級(jí)的高精度建模，以及基于此的場(chǎng)級(jí)智能控制。

風(fēng)電場(chǎng)高精度建模及其檢驗(yàn)和驗(yàn)證：這里的建模重點(diǎn)是整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的大氣運(yùn)動(dòng)過(guò)程，用新的傳感技術(shù) (比如 LiDAR 測(cè)風(fēng))、并行計(jì)算技術(shù)對(duì)風(fēng)場(chǎng)入流及其變化過(guò)程進(jìn)行建模。從而研究單臺(tái)機(jī)組和整個(gè)風(fēng)場(chǎng)與場(chǎng)內(nèi)大氣運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，建立高精度的模型，并對(duì)模型進(jìn)行校驗(yàn)和驗(yàn)證。

場(chǎng)級(jí)控制系統(tǒng)：場(chǎng)級(jí)控制主要突破 3 個(gè)方面：

在整場(chǎng)高精度模型的基礎(chǔ)上，考慮風(fēng)能利用的最大化；

在整場(chǎng)模型和新的測(cè)風(fēng)手段的基礎(chǔ)上，最大限度地降低機(jī)組尾流的影響；

特定機(jī)位的優(yōu)化控制，以降低機(jī)組運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提升機(jī)組性能為目標(biāo)。

另外，一個(gè)重要的發(fā)展方向是，在高精度建模和準(zhǔn)確測(cè)風(fēng)的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)特定機(jī)位的機(jī)組定制化，首先是控制策略定制化，從而提升效率，降低風(fēng)險(xiǎn)。

更多的設(shè)想是，未來(lái)在生產(chǎn)線上的風(fēng)電機(jī)組都是為特定風(fēng)場(chǎng)特定機(jī)位生產(chǎn)的，因?yàn)樗鼈兛梢曰跈C(jī)位更細(xì)節(jié)，更準(zhǔn)確的信息評(píng)估整個(gè)生命周期的運(yùn)行狀況，從而為該機(jī)位定制最低成本，最小風(fēng)險(xiǎn)和最大收益的機(jī)組配置。