世界越来越关注气候变化和能源安全，海上风电也被人们誉为未来的新清洁能源。在此趋势之下，研究人员正竞相开发由多个涡轮机组成的集群式海上风力发电机组技术。
01何为集群式风电机？
风力涡轮机的输出与每个涡轮机叶片的后掠部件大小成正比增长，因此近年来叶片变得越来越大。目前投入使用的最大涡轮机高近300米，但扩大叶片需要加强支撑它们的塔筒，这将大大增加费用成本。专家表示，简单地扩大叶片以获得更大产量的成本效益现在已接近极限。
九州大学的海上风电研究和教育中心开发了一种新型涡轮机设计，在其转子圆周处设有扩散器护罩（一种收集风的“透镜”），用于集中风能。这种相对较小的新型涡轮机被称为风透镜涡轮机，通常按照横梁矩阵紧密摆放，可以更有效地发电，因此又称为集群式风电机。比如，以10单元x10单元格式排列的100台涡轮机，可产生20兆瓦的电力。
直径数米的小型风透镜涡轮机已经投入实际使用。九州大学名誉教授兼 Riamwind（从九州大学分离出来的初创公司） 负责人 Yuji Oya 表示，这种新型涡轮机单位扫掠面积的能量捕获效率高于世界上任何其他风力涡轮机。
02集群式风机的利弊
不易受损。大型叶片旋转速度超过100米/秒，当叶片以如此高的速度旋转时，即使是小雨滴也会对其造成损伤。而集群式风机叶片设计无需快速旋转即可高效发电，减少了受损概率。涡轮机的紧密排放可使效力翻倍。
噪音更小。传统风机巨大的叶片在快速旋转时会发出噪音，而集群式风机内部区域内的叶片产生的涡流相互抵消，从而降低了噪音。有实验结果证明，该系统产生的噪音低于具有相同输出容量的涡轮机。
功率更大。当风吹到透镜上时，会产生涡流。涡流在涡轮机后方形成低压区，进一步增加吸入涡轮机的风量并提高风速，即便是微小的风速差异也能显著增加发电量。据Riamwind称，在实验中，风力透镜涡轮机产生的功率是具有相同转子直径的传统风力涡轮机的2-3倍。
发电稳定。此类装置中的涡轮机比传统风力涡轮机更小，并且可以单独维修，这意味着即使某些涡轮机损坏，系统也可以继续发电。
保护鸟禽。集群式风机的透镜不会移动并且很容易被鸟类发现，因此该系统也不易受到鸟击的影响。
易受强风影响。由于该装置的透镜与叶片一起捕捉风，这意味着风透镜涡轮机比传统涡轮机承受了更多的风压，这增加了遭受极强风时损坏的风险。Riamwind正在考虑水平安装涡轮机或叶片，以降低风压。
由于拥有诸多优点，这类集群式风电机吸引了全球投资者的关注。挪威一家初创企业将打造一座由100多个中型风力发电机组成、高约300米的集群式机组。其输出功率为75兆瓦，是当今大型风力发电机的5倍。
