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海上风电机组如何应对台风?

2024-07-29 10:02     来源:江苏省可再生能源行业协会     海上风电机组
偏航系统

风机上有个偏航系统,它又叫做对风装置。其作用就是确保风机叶片随时正对来风,以便最大程度地获取风能。

当破坏性台风来袭时,风机第一步要做的让叶片停止转动,接着偏航,让自己的正面,而不是侧面正对台风。

原因是,风机上的机箱很大,大到甚至可以停靠直升飞机,所以,如果台风是从侧面吹向庞大的机箱,则风机受到的阻力会很大。

变桨

到这里,有人会纳闷了。让风机正对台风,这能降低侧边受到的阻力,但同时,那三个巨大的叶片,它们受到的正向风力也很大呀。别急,还有一个措施,这就是变桨。叶片变桨后,风机受到的阻力会大为减少。

精准选址

海上风电场的选址,并不是说哪里风大就选哪里,更重要的是还要看自己当下有没有极其过硬的技术。如果你的技术只能抵抗最大风力在11级的台风,那么,将风电场建在每10年就会出现一次12级风力的地方,就是极其不明智的。

浮式海上风电

常规的海上风电一般建在水深不超过50米的海域,否则的话,成本就会急剧增加。那么,怎样才能在水深超过200米,甚至超过300米水深的海上建造风电呢?这就得依靠浮式海上风电了。

浮式风电这个概念早在1972年就已经被提出来了,但直到2007年,全球第一架浮式风电才出现。浮式风电让可部署风电的海域面积呈几何级数增加,正是因为这个巨大的优势,现在,浮式风电的技术发展迅猛。

我们这里讨论浮式风电,这并不是说,现在的浮式海上风电能很好地对抗台风,不是的。而是说,利用浮式风电的构造,我们也许可以提出一个大胆的,对抗台风的好方法。这种方法听着可能太科幻,但是,很多科幻不也变成现实了么?

方法是:当超强台风来临,通过绞盘,将海底的锚链不断收紧,直至将整个风电发电机拉入40米深的水下。显然,这在技术上是轻而易举的。难的是怎么做好机舱的密封措施,以防止海水灌入。当然,这在技术上也不是难事,关键是成本的衡量。然而,成本的降低是可以通过设计的优化,以及技术的一步步逼近,从而实现的。当台风来临,整个风力发电机就沉入海中,要不了多久,台风就会过去,然后上浮即可。这样的话,任你再狂暴的台风也没事,台风问题彻底解决。

一般情况下,风电机组工作的风速范围是3米/秒至25米/秒,即风速达到3米/秒以上时,风机开始工作,而当风速大于25米/秒时,则停止工作。风力发电机满发的风速范围在11米/秒至25米/秒之间的情况最有利于风电场发电。因此,热带风暴以下级别的台风对风电场的发电非常有利。如果风电场不是位于台风涡旋最大风速范围内,风速往往达不到破坏风机的强度,此时受台风外围影响,是风机满发的最好时机。

总之,要提高风电设备对极端天气的适应能力,需要多专业、多领域技术协同发展:

一是 加强大气环流模式等气象理论模型对极端天气的预测能力,从而提高可再生能源发电系统应对极端天气工况的能力;通过地球大气系统的建模模拟空气、水汽和云的运动,基于数据分析方法预测极端天气发生,借助卫星观测数据提高模型预测结果;

二是 需要健全的行业标准和规范,指导风电场选址、风机制造,确保在不同的环境条件下设备能持续可靠运行;

三是 提高风电机组设计和制造水平,如研发新式风力发电机组,或是传统风机加固、运行控制技术等,让机组在极端天气下能稳定运行;

四是 优化风电场运营及安全管理,采取有效措施保护风机在台风期间安全稳定发电。

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