研讨标明结冰会使风力发电机组丢失高达80%的发电量

由爱荷华州立大学的Hui Hu领导的研讨人员将他们对风力涡轮机结冰的研讨带出了试验室，并到现场了解旋转叶片上的冰是怎么以及在哪里积累的。他们了解到，叶片上的冰会使发电量下降80%。现场研讨也验证了他们的试验成果、理论和猜测。

风力涡轮机叶片在冰冷、湿润的环境中旋转，会在其叶片的顶级集合近一英尺厚的冰，这就破坏了叶片的空气动力学以及整个涡轮机的平衡。爱荷华州立大学航空航天工程系Martin C. Jischke教授和该校航空器结冰物理和防/除冰技能试验室主任Hui Hu领导的一项最新宣布的现场研讨标明，这可能会使动力出产剧降80%。

Hui Hu在试验室从事涡轮叶片结冰的研讨已经有10年左右的时刻，包含在ISU共同的结冰研讨地道中进行试验。这些作业大多得到了爱荷华动力中心和国家科学基金会的赞助。

"但咱们总是有疑问，咱们在试验室里做的作业是否代表了实际世界产生的作业，"胡说。"在大型、公用事业规划的风力涡轮机的叶片外表上会产生什么？"

咱们都知道在上个月的冬天风暴中，德克萨斯州的风力发电和其他动力被冻住，简直无法运用。

Hui Hu想量化冬天气候劣势电场的状况，所以几年前就开端安排实地调研。但这比他料想的要杂乱得多。即使是在爱荷华州，大约5100台风力涡轮机出产了该州40%以上的电力(依据美国动力信息协会的数据)，他们没有直接在出产环境中取得触摸涡轮机的时机，动力公司一般不期望他们的涡轮机功能数据揭露。

因而，作为国家科学基金会赞助的学生世界研讨体会项目的一部分，Hui Hu与我国的华北电力大学可再生动力学院的研讨人员建立了联络，他问询我国的风电场是否乐意协作。我国东部一个山脊上的34台涡轮机，50兆瓦的风电场的运营商同意在2019年1月进行实地研讨。Hu说，大多数涡轮机的发电量为1.5兆瓦，与在美国运营的公用事业规划的涡轮机十分类似。

因为研讨人员所研讨的风电场间隔东海不远，Hu表明，那里的风力涡轮机所面对的结冰条件更像德克萨斯州的状况而不是爱荷华州的状况。爱荷华州的风电场露出在更冰冷、更枯燥的冬天条件下；当冬天冰冷降至德克萨斯州时，因为邻近有墨西哥湾，那里的风电场会露出在更多的水分中。

作为实地作业的一部分，研讨人员运用无人机拍照了50米长的涡轮叶片在露出于长达30小时的冬天冰雪条件下的相片，包含冻雨、冻雨、湿雪和冻雾。

这些相片可以具体丈量和剖析冰块怎么以及在哪里集合在涡轮叶片上。Hu说，这些相片还使研讨人员可以将天然结冰和试验室结冰进行比较，并在很大程度上验证了他们的试验成果、理论和猜测。

相片显现，"虽然冰块在整个叶片跨度上都有积累，但发现更多的冰块积累在外侧叶片上，叶片顶级邻近的冰层厚度高达0.3米（近1英尺），"研讨人员在最近在线宣布于《可再生动力》杂志的一篇论文中写道。研讨人员运用涡轮机内置的操控和数据收集体系，将叶片上有冰的运转状况和发电量与更典型的无冰条件进行比较。

研讨人员发现，结冰会有风力发电机的体现有严重影响："虽然风力很大，但发现结冰的风力涡轮机旋转速度更慢，甚至在结冰事情中频频封闭，结冰引起的功率丢失高达80%。"

这意味着Hu将继续致力于另一个范畴的风力涡轮机研讨--寻觅有用的方法来为叶片除冰，使它们在整个冬天都能坚持旋转，以便于电力继续活动。