美國可再生能源實驗室在 2017 年中發(fā)布了一篇關(guān)于「智能風(fēng)場」的報告，題為： Enabling the SMART Wind Power Plant of the Future Through Science-Based Innovation – 未來科技創(chuàng)新賦能智能風(fēng)場。

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

發(fā)展智能風(fēng)場的目的

智能風(fēng)場的目的只有一個：降低風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的在整個生命周期內(nèi)的度電成本，更準確一點說就是平準化度電成本，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)備運行和維護的成本。

智能風(fēng)場未來研究的主要內(nèi)容

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

過去，我們都是從一臺機組，一個機型去考慮上述問題；

未來，風(fēng)場智能化的發(fā)展方向是從場級去考慮這樣的問題，找到解決方案

過去，我們傾向于把大氣的運動變化過程當成隨機變化的量來考量，我們在設(shè)計單機組閉環(huán)控制系統(tǒng)時，都是把風(fēng)速作為一個干擾項來對待的；

未來，從場級智能化的角度，我們應(yīng)該重新考慮風(fēng)速這個變量的地位，我們要用新的技術(shù)手段和計算方法重塑整個風(fēng)電場的風(fēng)能利用方式。

所以，智能風(fēng)場未來發(fā)展的一個重要內(nèi)容就是風(fēng)電場級的高精度建模，以及基于此的場級智能控制。

風(fēng)電場高精度建模及其檢驗和驗證：這里的建模重點是整個風(fēng)場的大氣運動過程，用新的傳感技術(shù) (比如 LiDAR 測風(fēng))、并行計算技術(shù)對風(fēng)場入流及其變化過程進行建模。從而研究單臺機組和整個風(fēng)場與場內(nèi)大氣運動的關(guān)系，建立高精度的模型，并對模型進行校驗和驗證。

場級控制系統(tǒng)：場級控制主要突破 3 個方面：

在整場高精度模型的基礎(chǔ)上，考慮風(fēng)能利用的最大化；

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

特定機位的優(yōu)化控制，以降低機組運行風(fēng)險，提升機組性能為目標。

另外，一個重要的發(fā)展方向是，在高精度建模和準確測風(fēng)的基礎(chǔ)上，可以實現(xiàn)特定機位的機組定制化，首先是控制策略定制化，從而提升效率，降低風(fēng)險。

更多的設(shè)想是，未來在生產(chǎn)線上的風(fēng)電機組都是為特定風(fēng)場特定機位生產(chǎn)的，因為它們可以基于機位更細節(jié)，更準確的信息評估整個生命周期的運行狀況，從而為該機位定制最低成本，最小風(fēng)險和最大收益的機組配置。