多兆瓦参考涡轮扩展能力，以评估技术越来越大和低成本的设计
风力涡轮机设计的改进可以从增加组件的改进到改变整个系统的重大创新。研究人员如何与工业界合作，在不损害专利信息的情况下，更快地开发新的、高性能的、具有成本竞争力的涡轮机，或修改现有的涡轮机?参考风力涡轮机——完整的风力涡轮机系统的开放设计，带有仿真和设计工具的支持模型——使得在原型开发之前，相对于一个众所周知的和可理解的参考点，评估拟议修改的性能和成本成为可能。
自2005年发布以来，美国能源部的国家可再生能源实验室(NREL)开发的5兆瓦参考风力涡轮机已经被全世界的设计师和研究人员证明是无价的。从那时起，其他公司发布了更多的参考风力涡轮机，但目前正在开发的涡轮机技术的规模和特点已经超出了这些模型的限制。
现在，一个新的开源参考风力涡轮机可以用来评估高达15兆瓦的海上涡轮机的设计。这个新的参考风力涡轮机是由NREL在WETO的资助下，与缅因大学和丹麦技术大学通过国际能源机构风能技术合作项目(IEA wind)关于风能系统工程的任务37合作开发的。它和另外两个由国际能源署“风能任务37”项目最近完成的开源参考风力涡轮机一起可用:一个是3.35兆瓦的陆上设计，一个是10兆瓦的海上设计。
“随着技术的不断发展，国际风能机构的任务是协调国际间的努力，以生产出跟上或超过行业发展步伐的设计，这是至关重要的，”国际风能机构主席John McCann说。“国际能源署的这项风力发电任务使风力涡轮机系统分析、部件设计创新、控制器开发等相关研究成为可能。”
除了更大的尺寸，今天的涡轮机已经转向低速传动系统，更重的转子和机舱，以及比其他参考风力涡轮机更低的功率。鉴于叶片结垢、浮基设计、风电场控制、物流研究和其他能力方面的最新趋势，以前的参考风力涡轮机设计不能满足行业当前的需求。海上风力涡轮机还面临着独特的安装和维护挑战，这是没有充分解决早期参考风力涡轮机。
“虽然这些年来已有的参考涡轮机取得了很大的成功，但它们不再代表最先进的或近未来的涡轮机技术，”领导设计工作的NREL博士后研究员Evan Gaertner说。
使用基于计算机的参考涡轮模型，可以根据一个明确的基线快速和稳健地评估新技术，加速高风险技术的发展。风新能源机构参考15 mw风力发电机包括主要轮机子系统的详细设计(如转子、动力传动系统、塔、基金会)和组件(如叶片、发电机,轴,发动机舱),加上质量总结的更小的组件(例如,俯仰和偏航马达),使创新的评估风电场的风力涡轮机,子组件的水平。
IEA风力15 mw配置选择,以确保新的引用10兆瓦的风力涡轮机的能力进步之外12 mw风力涡轮机已经在发展工业,但类似足以作为基线为15 mw 20-MW下一代设计和作为一个宝贵的资源在可预见的未来发展。
NREL高级研究工程师和项目负责人Garrett Barter说:“海上风力涡轮机在规模和效用方面已经超过了目前的参考涡轮机。”“我们需要一种新的参考涡轮机来跃居当今工业的领先地位，但也不要走到需要先进技术才能实现的地步。”
离岸设施可以捕捉到人口密集地区的高风速，其丰富的资源大约是美国所有发电厂总发电量的两倍。然而，复杂的建造和维护后勤为这些系统带来了挑战，使其成本竞争与陆基系统。新的参考风力涡轮机让研究人员和设计师评估的选择，固定底部的单臂支撑和浮动，半潜式支撑结构。
易货表示:“我们将看到首批用于固定底部地基的钢铁。”“希望在未来的5到10年里，美国的一个商业海上风能项目能够成为现实。”
这款15兆瓦的基准涡轮机可容纳多种软件模型，并将为设计下一代海上风力涡轮机提供公共领域工具。新的参考风力涡轮机可以应用于广泛的项目，使它有可能检查高水平的转子设计规格的潜在影响，如翼型，转子性能，功率，螺距，扭矩，和推力。
国际能源署的15兆瓦基准风力涡轮机是与世界各地的研究机构和行业领袖合作开发的。NREL主导了转子、发电机、传动系统、机舱、塔架、控制器和固定底部支撑的设计优化研究。丹麦技术大学和欧盟COREWIND项目提供了广泛的性能和负载分析。缅因大学贡献了半潜式浮动子结构的设计。通用电气、EDF可再生能源、Senvion、Sintef和Atkins提供信息来校准设计假设和输入值。
通过开放源代码的GitHub门户，研究和设计社区的成员可以访问支持分析工具的输入文件，并贡献设计变体。15兆瓦参考风力涡轮机的开源方法为业界提供了一个与研究人员合作而不暴露商业机密的公共领域基线。当用户提供模型输入时，特性将被添加到存储库中，从而扩展工具的功能。这种方法也成功地应用在了另外两个参考风力涡轮机上，分别是3.35兆瓦和10兆瓦，最近由国际能源署风能任务37和GitHub发布。
人们对15兆瓦参考风力涡轮机的兴趣正在蔓延，它已经出现在多份提案和论文中。欧洲风能公司在一个漂浮风项目中使用了参考风力涡轮机，能源部也将其作为评估下一代轻型传动系统设计的基准。
Gaertner称:" IEA的15兆瓦参考风力涡轮机代表了美国及全球近海和深水地区近海风力的未来。"
