HOBO環(huán)境氣象站在評估風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用案例
使用范圍：戶外
使用單位：
阿勒格尼學(xué)院，中心環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展
概要：
與阿勒格尼學(xué)院的研究人員使用microstations在Acutec精密加工，Inc.在Saegertown，賓夕法尼亞測量風(fēng)速和方向，以確定是否風(fēng)有足夠的供電商用風(fēng)力渦輪機。
Acutec精密機械加工，公司在Saegertown，賓夕法尼亞州采用了大量的電力在其加工操作，并預(yù)計與發(fā)電即將放松管制用電量增加的支出。其運作選址頂上有風(fēng)的山脊，該公司有興趣在確定是否有足夠的風(fēng)能來驅(qū)動，可以滿足企業(yè)的年度電力需求的商用風(fēng)力渦輪機。據(jù)賓夕法尼亞州的國家可再生能源實驗室風(fēng)能資源分布圖，年平均風(fēng)速在Saegertown在Acutec的位置都全程約需4.0米/秒至5.5米/秒（8.9英里每小時12.3英里）在80米的高度（262英尺）高于地面水平。這些風(fēng)速通常被認(rèn)為是足夠的用于風(fēng)力渦輪機的位置的范圍內(nèi)，但數(shù)據(jù)進行建模，并沒有通過直接測量得到的。因為風(fēng)力渦輪機所需的大的資金投入，關(guān)鍵是要直接在擬議的位置測量風(fēng)速。因此，本研究的目的是在Acutec精密機械加工，Inc.的位置測量實際風(fēng)速和風(fēng)向
方法
Acutec的Saegertown工廠坐落在一個山脊在約1,100英尺Saegertown，PA升高。在2007年，在位于現(xiàn)場商業(yè)小區(qū)塔，風(fēng)速計被安裝在170的50的高度，110，和230英尺以上的地面水平制定的垂直風(fēng)切變的模型，以評估在不同的高度操作風(fēng)力渦輪機的設(shè)計。風(fēng)速計還測量陣風(fēng)和風(fēng)向。發(fā)病的S-WCA-M003模型風(fēng)速計被附著到6英尺 - （2米） - 長擴展，被固定到小區(qū)塔的西南位置并編程以記錄平均風(fēng)速，陣風(fēng)臂和方向每分鐘。大約每一至三個月，數(shù)據(jù)被處理之前被下載。從風(fēng)傳感器的數(shù)據(jù)被儲存在起始的HOBO®微型氣象站數(shù)據(jù)記錄儀，型號H21-002并上傳到數(shù)據(jù)組織軟件HOBOware®Pro。該軟件格式化的數(shù)據(jù)與我們的風(fēng)數(shù)據(jù)分析軟件，Windographer版本1.47，由Mistaya工程有限公司，卡爾加里，加拿大提供兼容。
結(jié)果與討論
13個月數(shù)據(jù)收集（2008年10月至2009年11月）后，數(shù)據(jù)是從HOBOware贊成為文本格式導(dǎo)出。記錄的回收率是上述所有高度的70％和80％的三四個高度以上。由于數(shù)據(jù)收集失敗在230英尺的高度月份和2009年2月的數(shù)據(jù)丟失。平均風(fēng)速在夏天是最低和最高的冬天，在相同的高度在230英尺的高度七月最低（8.7英里），最大十二月（13.1英里）（圖3）。正如預(yù)期的那樣，年平均風(fēng)速和最大風(fēng)速隨高度的增加。我們確定風(fēng)速隨高度（被稱為垂直風(fēng)切變）。然后這些數(shù)據(jù)被用于開發(fā)基于0和330英尺之間的高度的風(fēng)速的預(yù)測方程。因為不同的風(fēng)力渦輪機模型具有不同的輪轂高度，這非常有用。風(fēng)速變化超過一天的速度一般最高12:00和18:00，最低的在晚上。
在230英尺的數(shù)據(jù)顯示，風(fēng)力資源可用性的最諾言。陣風(fēng)分別一致大約2英里每小時比平均風(fēng)速大。季節(jié)性的風(fēng)速分布圖顯示最高的平均風(fēng)速（13.55英里每小時）是在12月和最低速度（8.80英里每小時）是在七月。在這個高度的年平均風(fēng)速為10.66英里每小時。
平均風(fēng)速上升表明，最高的平均風(fēng)速，約12.5英里，從南部和東南部來了。總的風(fēng)能玫瑰表明，大多數(shù)風(fēng)能是從西南方向的。最后，風(fēng)概率分布顯示，最常（時間約9.5％），風(fēng)是9〜10英里每小時范圍內(nèi)。風(fēng)速分別為0英里每小時的時間約為3.4％，并分別對的時間小于14％小于7英里每小時（產(chǎn)生電所需的大多數(shù)風(fēng)力渦輪機的最小風(fēng)速）。
結(jié)論與建議
我們的數(shù)據(jù)表明，風(fēng)力資源充足的供電能夠滿足Acutec的年度電力需求的大型商業(yè)風(fēng)力渦輪機。我們使用Windographer的輸出，可與我們的風(fēng)數(shù)據(jù)，估算了一些基于對2879936千瓦時，能產(chǎn)生每1兆瓦至3兆瓦的風(fēng)力發(fā)電機組Acutec 2008年的能源需求市售的風(fēng)力渦輪機（表1）的年度電力輸出年是最合適的。大型風(fēng)機產(chǎn)生更多電力，并且一個大渦輪可以潛在地滿足Acutec每年的能源需求。大型風(fēng)機更加昂貴;然而，規(guī)模和建筑成本的經(jīng)濟可能表明單個渦輪比多次輪機更經(jīng)濟。一個完整的經(jīng)濟分析必須包括資本和維護成本，聯(lián)邦和各州的獎勵，稅收減免，贈款，貸款和利息支付和投資回收期。
我們的研究結(jié)果表明，在西北賓夕法尼亞的該區(qū)域的其它位置可以是合適的風(fēng)力發(fā)電。要在這個地區(qū)很明顯，還有一些具有類似于在Acutec現(xiàn)場海拔和脊和谷的地形特征等方面的滾動山和河谷地形。因此，即使在賓夕法尼亞州風(fēng)圖表明內(nèi)陸的伊利湖面積有限制風(fēng)能資源潛力，這是從我們的數(shù)據(jù)明顯，并從該地區(qū)的地形特點，那有可能是風(fēng)力發(fā)電比公布的估計數(shù)字更有潛力建議。
