Ловцы экстремумов

Группа исследователей из Техасского университета в Далласе разработала новый способ оптимизации ветропарков с потенциальным повышением выработки электроэнергии на 6-7%.

Несколько лет назад доцент факультета механики Стефано Леонарди создал термодинамические расчётные модели для суперкомпьютеров, способные учитывать влияние как крупных элементов (таких, как башня и ротор диаметром 100 м), так и мелких (включая кончики лопастей сантиметровой толщины), и рассчитывать выработку установки.

«Мы разработали программу для точной эмуляции ветряка, которая рассчитывает интерференцию завихрений от лопастей, башни и гондолы, - объясняет С. Леонарди. - Кроме того, учли вариативность ветра, для чего в программу были заложены метеорологические модели, созданные в Национальном центре атмосферных исследований».

Используя суперкомпьютер, С. Леонарди со студентами визуализируют ветровое поле на территории целого ветропарка, получая показатели эффективности каждой турбины. Модельные результаты на 90% совпадают с данными измерений.

Проблема в том, что ветер редко бывает равномерным по силе и постоянным по направлению. При этом возникающие на передних турбинах возмущения влияют на стоящие сзади турбины, снижая их выработку на величину до 20%. К счастью, можно динамически подстраивать режимы работы ветроустановок, снижая их взаимное влияние.

Команда С. Леонарди опробовала ряд способов управления ветропарком и нашла оригинальный алгоритм, названный «Поиском экстремумов». Он позволил в динамике оптимизировать работу всех турбин на основе ограниченного объёма исходных данных без применения суперкомпьютерного моделирования. «Многие думали, что это будет невозможно из-за турбулентности и постоянного изменения ветровой обстановки, - заявил С. Леонарди, - но мы проделали огромное количество расчётов и нашли способ "отфильтровать" турбулентность в схеме управления. Это наша основная инновация».