几个世纪以来，风能一直为社会提供基本的电力需求，从早在公元前 5000 年利用风力推动船只到到 11 世纪驱动灌溉泵和风车等农业设备。如今，风力涡轮机产生的电力占全球总电力供应的 5% 以上，风电场越来越普遍。

然而，虽然每个风力涡轮机在风电场的一部分或靠近其他涡轮机时都被认为是一个独立的独立单元，但单个单元产生的尾流会对周围的人产生影响。传统上，每台涡轮机的配置都是为了最大限度地提高自身的发电量，而很少关注机组在聚集在一起时如何相互补充。

于是麻省理工学院的一组研究人员进行调查，看看是否有办法优化风电场的能量输出并产生更多电力。

麻省理工学院土木与环境工程教授Michael F. Howland表示，基本上所有现有的公用事业规模的涡轮机都是“贪婪”和独立地控制的。

该团队发表在《自然能源》杂志上，采用了一种模拟涡轮机周围风流的策略，他们报告说能够提高能量输出，而无需对涡轮机硬件进行任何额外投资。

流动物理模型

通常，由于土地资源可用性或基础设施问题，风力涡轮机通常放置在风电场中彼此非常接近的位置。每个涡轮机产生的气流和湍流直接影响附近的那些，这在某些配置中会对性能和发电产生负面影响。

麻省理工学院土木与环境工程教授Michael F. Howland表示，从流动物理学的角度来看，将风力涡轮机放在风电场中通常是您能做的最糟糕的事情。

最大化总能源生产的理想方法是将它们尽可能分开， 但这会增加相关成本。

使用流动模型，该团队计算了如何调整每个涡轮机以优化风电场组合单元的气流。整体能源增加约 1.3%，风速增加 3%。

虽然这些数字可能看起来相对较小，但如果应用于当今世界运营的风电场总数，它将产生足够的电力来为大约 300 万户家庭供电。

该模型的显着之处在于，由于它优化了现有的风电场配置，因此无需安装额外的涡轮机，这意味着成本实际上是最低的，实际上可以为能源公司提供十亿美元的收益。

集中控制

单个涡轮机不断地感知和响应周围的环境条件，尤其是风速和风向。内部硬件和软件系统在每个单独的涡轮机中工作，以调整每个单元的角度和位置，以尽可能接近风。然而，这并未考虑相邻涡轮机的位置或尾流。

然而，麻省理工学院团队开发的模型发现，响应附近涡轮机产生的集体变量，从其自身的最大输出位置对一个涡轮机进行轻微调整可以增加发电量。

使用流动物理模型和相关数据交互实施集中控制系统，产生的功率和输出水平比传统操作高出 32%。

通过进行相关调整并考虑尾流损失，流动模型方法可以优化陆上和海上风电场，其中尾流损失和影响通常更大。这有助于支持更广泛地采用风能技术，从长远来看，这将有助于减少温室气体排放。