“風電抗臺風”難題有解嗎

2024-09-19 14:25:06 作者:王軼辰

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近日,受超強臺風“摩羯”登陸影響,海南文昌一風電項目多臺風機受損,引發(fā)社會關注?!帮L力發(fā)電不應該風越大發(fā)電越多嗎?”“風力發(fā)電設備為何扛不住臺風?”“越來越多的海上風機會不會存在更大安全隱患?”成為網(wǎng)友普遍關心的問題。

一個冷知識是,風力發(fā)電并非風越大越好。雖然從能量守恒定律來看,風速越大理論上提供的電能就越多,但現(xiàn)有技術和設備還做不到無限制轉化任何風速。如果風機葉片轉速過快,就會超過機械設備的物理承受能力,導致風機損壞。因此,每種型號的風力發(fā)電機都有其設計的最大安全承受風速。當風速超過這一限制時,為保護風力發(fā)電機免受極端天氣損害,智能安全保護系統(tǒng)會啟動,使風機逐漸降低轉速直至安全停機。

實際上,在適宜風速區(qū)間內,風力發(fā)電機才能實現(xiàn)最大化的發(fā)電效率,而最佳發(fā)電風速又取決于風力發(fā)電機的具體型號和設計。一般來說,大型商業(yè)風力發(fā)電機的最佳工作風速范圍是3米/秒至25米/秒。在此范圍內,風力發(fā)電機能夠正常運行并達到較高的發(fā)電效率。反之,機組性能則會下降甚至停擺。隨著風電技術不斷進步,人類可有效利用的風速范圍也在不斷拓寬。

極端天氣對風電設備是一種潛在威脅。臺風是我國東南沿海地區(qū)常見的災害天氣,其影響范圍廣、平均風速大、湍流強度高、風向變化快、持續(xù)時間長,導致其破壞力驚人。如果不積極應對,就有可能導致風機葉片斷裂、塔筒折斷、機艙罩傾覆等事故。但若就此認為,風力發(fā)電機只要遇到臺風就“完蛋”,甚至得出結論,中國不適合在沿海地區(qū)大規(guī)模發(fā)展風電,就有點杞人憂天了。

風電行業(yè)早已研究出巧妙的辦法對抗臺風。我國在東南沿海區(qū)域使用的風機,也都會考慮抗臺風設計,主要包括以下幾點:

偏航系統(tǒng)調整。風機上的機箱巨大,甚至可以停靠直升機。如果臺風從側面吹向機箱,風機會承受很大的阻力。為避免硬扛,當臺風來襲時,偏航系統(tǒng)會根據(jù)臺風方向進行自適應偏航調整,使風機的正面正對臺風,以減少側向受力,保護風機結構。

葉片變槳控制。有人會納悶,讓風機正對臺風,雖然降低了側邊受力,但正面3個大型葉片承受的風力如何化解?這時就需要通過變槳操作,改變葉片的迎風角度,從而減小風機受到的正向風力,進一步降低風機在臺風中的阻力,保護風機安全。

安全精準選址。沿海風電場建設并非哪里風大往哪里湊,而是會充分考慮當?shù)貧夂驐l件和臺風發(fā)生頻率等因素,確保風電場位于相對安全的區(qū)域。同時,加強氣象預測能力,提前做好臺風等極端天氣防范準備。臺風過境時,實時監(jiān)測風向、風速等環(huán)境參數(shù),并根據(jù)情況自動調整風機運行狀態(tài)。

可以說,臺風已不是制約我國風電發(fā)展不可克服的環(huán)境因素。十幾年前,我國沿海地區(qū)陸上風電機組,被臺風破壞的案例時有發(fā)生。甚至外國專家和企業(yè)一度認為,中國臺風多發(fā)地區(qū)不具備開發(fā)海上風電條件。近年來,隨著我國風機抗臺風技術不斷升級,已經(jīng)很少看到風電機組被臺風破壞的情況。此次“摩羯”登陸,除了文昌一風電場因尚未建成,抗臺風能力并未形成導致受損外,諸多沿海地區(qū)風電場都成功通過超強臺風“大考”。

即便技術不斷進步,安全永遠是風電行業(yè)的生命線。風電是各國競相發(fā)展的新興產業(yè),風電設備造價昂貴,一次事故帶來的不僅是直接財產損失,還會對我國風電產業(yè)的聲譽造成難以挽回的影響。近年來,海上風電不斷向深遠海推進,風機大型化快速提升,一些機型來不及進行長周期實地驗證就要推向市場,加之當前行業(yè)低價惡性競爭風靡,風電機組的安全性持續(xù)引發(fā)業(yè)內擔憂。

面對風電行業(yè)發(fā)展的新形勢,如何進一步提升風電機組的安全性和抗臺風能力,如何更好地適應極端海況,甚至如何充分利用臺風天氣提高風電場發(fā)電量,將是風電行業(yè)需要持續(xù)攻克的課題。

(來源:經(jīng)濟日報)

責任編輯:陳平

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