深度】兩葉片風(fēng)機能否借海上風(fēng)電涅槃重生
近日,由日本新能源和工業(yè)技術(shù)開發(fā)組織(NEDO)牽頭的財團在日本北九州港完成一臺3MW示范性漂浮式風(fēng)機組裝。除了漂浮式技術(shù),另一個值得關(guān)注的就是使用了行業(yè)內(nèi)不太主流的兩葉片風(fēng)機,這讓小編對該技術(shù)有了新的遐想!
這臺3MW兩葉片示范風(fēng)機安裝在Ideol“阻尼池”漂浮平臺上,該漂浮式平臺建于日立所屬的Sakai造船廠,于6月底拖拽至北九州港。未來,該試驗風(fēng)機將被拖到離北九州市約15公里的海上安裝地點。
NEDO表示,經(jīng)過短暫的試運行后,風(fēng)機將于今年秋季正式投入運行,并將運營至2021年。該項目旨在驗證50米至100米水深的漂浮式海上風(fēng)機技術(shù),并降低成本。除了NEDO,日立 Zosen和Ideol之外,該財團還包括Marubeni Corporation,東京大學(xué)、Eco Power Company、Glocal Inc和九州電力未來能源公司。
兩葉片相較于三葉片的技術(shù)劣勢
在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)剛剛興起的時候,市場上曾出現(xiàn)過各種設(shè)計的兩葉片風(fēng)機,但從上世紀(jì)80年代末開始,三葉片逐步占據(jù)市場主導(dǎo)地位。究其原因,主要有以下三點:
1. 偏航
兩葉片偏航時,葉輪自由轉(zhuǎn)動,兩個葉片的位置時而在與地面垂直,時而與地面水平,而這兩種狀態(tài)下,偏航電機所需的轉(zhuǎn)矩差距很大,前者遠(yuǎn)小于后者,這就使得兩葉片風(fēng)機的偏航速度必須十分緩慢,以限制波動的動態(tài)負(fù)載;而三葉片風(fēng)機的三個葉片呈中心對稱,在偏航時,所需轉(zhuǎn)矩變化不大,因此偏航速度較兩葉片風(fēng)機快得多。
2. 發(fā)電功率與噪聲
風(fēng)機葉片的噪聲會隨著葉尖速的增加而迅速增加。在相同轉(zhuǎn)速下,兩葉片風(fēng)機發(fā)電功率低于三葉片風(fēng)機;同理,要達(dá)到同樣的發(fā)電功率,兩葉片風(fēng)機需要更大的轉(zhuǎn)速,葉尖速高得多,噪聲也自然大很多。對于陸上風(fēng)機來說,這是一個很大的弊端,畢竟周圍的居民都不愿意受到噪音的干擾。
3. 安全性
采用下風(fēng)向技術(shù)的兩葉片風(fēng)機在某些風(fēng)速下會彈回撞擊到塔架上,類似的案例在2002年曾經(jīng)發(fā)生,對兩葉片的發(fā)展產(chǎn)生了致命打擊。
為什么兩葉片風(fēng)機會受海上風(fēng)電的青睞?
正如上述所講,更高的葉尖速帶來的更大的噪聲,但對于遠(yuǎn)離人類居住的大海,這似乎不是一個大的問題。并且英國的風(fēng)機設(shè)計師已經(jīng)研究出一種受控的轉(zhuǎn)子制動策略,可有效降低葉片撞擊塔架的風(fēng)險。
其實,兩葉片如果能卷土重來,還要依靠一個更重要優(yōu)勢--由于重量減輕帶來的制造成本降低。
由于減少一個葉片,隨之帶來的是轉(zhuǎn)子、塔架、基礎(chǔ)等一系列設(shè)備和部件的減輕,而這也使得安裝更為容易,這對設(shè)備重量和安裝技術(shù)十分敏感的海上風(fēng)電來說,無疑是非常有利的因素。
此外,在臺風(fēng)天氣下,兩葉片風(fēng)機可以水平位置停機,最大程度降低臺風(fēng)對風(fēng)機的破壞。
有哪些公司在做兩葉片?
對于國內(nèi)整機制造商,大家比較了解廣東明陽一直致力于設(shè)計和生產(chǎn)兩葉片風(fēng)機。最早的3MW系列風(fēng)機采用的兩葉片上風(fēng)向技術(shù),但在2014年改成了三葉片上風(fēng)向風(fēng)機。其新型SCD6.5MW超緊湊型兩葉片下風(fēng)向風(fēng)機2014年底吊裝,目前正在龍源如東試驗風(fēng)電場擴建項目中運行。
國內(nèi)鮮有耳聞的是遠(yuǎn)景的唯一一臺兩葉片試驗風(fēng)機。早在2012年10月,遠(yuǎn)景就在丹麥豎立了這臺EN128/3.6MW直驅(qū)型風(fēng)機,但在2013年夏天發(fā)現(xiàn)接近輪轂處的殼體出現(xiàn)裂縫后進(jìn)行了拆除。
之前報道的兩葉片風(fēng)機卷土重來中則重點介紹了Seawind公司采用重力式基礎(chǔ)的6.2MW海上風(fēng)機運輸、安裝動畫視頻。
作者寄語
任何技術(shù)形式都有自己的優(yōu)勢和劣勢,無論何種形式都是為了尋找更安全、更可靠、更經(jīng)濟以及效率更高的海上風(fēng)機,從而使股東和利益相關(guān)方利益最大化。隨著的海上風(fēng)電的發(fā)展,只要解決好兩葉片的技術(shù)短板,相信也能在未來的工程和運行實踐中找到其應(yīng)有的位置。
責(zé)任編輯:小琴
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