在全球能源转型的关键时期,海上风电作为清洁、可再生能源的重要组成部分,正受到越来越广泛的关注。海洋环境复杂多变,其中台风这一强大的自然力量,对海上风电设施构成了严峻挑战。在众多风电类型中,漂浮式风电逐渐崭露头角。它宛如海上的明珠,在抗台风能力方面展现出独特的魅力。
与传统固定式风电相比,漂浮式风电有着截然不同的应对策略和物理结构。深入探索漂浮式风电的奥秘,通过对其抗台风原理的剖析,结合实际案例来为大家呈现一幅清晰的画面。一起探讨漂浮式风电在成本控制和未来发展前景上的潜力,开启一段精彩的漂浮式风电探索之旅,见证其在海洋能源领域的崛起。
固定式与漂浮式风电抗台风能力对比在各类风电中,探讨哪种风电抗台风能力最强是个有趣的话题。就像一根筷子,折断容易,但仅用拉力拉断,即使是大力士也很难做到。对于固定式海上风电而言,大地的地基如同握住它的一只手,而台风则是不知何时来袭的另一只推手。固定式海上风电防台风的核心是增加塔架强度,但这会增加成本,且遇到超强台风时,即便增加强度也未必能完全抵御。
那有没有更简单高效的办法呢?其实可以尝试将台风的推力转化为拉力或压力,不过固定式海上风电因位置固定无法做到,而漂浮式风电则有这种可能。2024年9月,超强秋台风摩羯在海南文昌登陆,最高风速达62米每秒。在其经过区域,我国的漂浮式风电机组如三峡引领号和明阳天成号等都成功抵御台风,当然,大量固定式海上风电也抵御成功,只有少数未通电的风机有折损情况。
漂浮式风电X1 wind的独特优势以新颖的漂浮式风电X1 wind(简称X1)为例,它的设计十分独特。初看X1,人们可能会认为它工作时是正面迎风,就像其他风电一样,但实际上它是背面迎风。这种设计有三大好处。
漂浮式风电X1 wind
独特的被动对风设计
X1采用被动对风方式,底部三角基座有一个角固定,另外两个角可自由活动做360度圆周运动。这种设计让它无需检测风向、耗费电能调整风机角度,也无需设计适配软件。测试表明,在风速大于每秒7.5米的大风情况下,X1的被动对风性能超过常规风机;在小风情况下,两者性能接近。
避免叶片击中塔架问题常规风机在设计时要防止叶片在大风中转动时击中塔架,通常做法是风速大到一定值时自动停机,但这会牺牲发电量。而X1则无需担心这个问题,因为风越大,其叶片与塔架的距离越远,叶片越不容易击中塔架。
出色的抗台风性能X1的抗台风能力很强。X1的塔架有一个最长支腿和两个短支腿,连接底部浮筒,靠浮力和其他装置支撑固定。台风来袭时,狂风作用在叶片、机舱和塔架上,产生对长支腿的拉力和对短支腿的压力。对于短支腿受到的压力,当台风级别升高,其连接的浮筒压力增大,浮筒会逐渐下沉,下沉过程中浮力增大,可自动实时抵消压力。而长支腿受到的拉力,由于部分台风力道被短支腿传导至浮筒被浮力消融,其对抗难度远小于传统风机。
漂浮式风电的成本与发展前景与传统固定式海上风电相比,漂浮式风电虽成本较高,但其抗台风性能优越,这种优越是基于物理结构天然获得的,抗台风成本低。例如X1最初设计用类似金属支架,主要为抗台风,对部件强度要求不高,后来支架变成刀片状,相比传统圆柱形塔架能大幅减少风阻。
而且漂浮式风电有两条降本增效途径。一是它可以和远海养殖、垂钓、观光以及波浪能发电结合。二是在解决超强台风问题后,漂浮式风电功率可放心增大。目前我国已有16.6兆瓦和20兆瓦的漂浮式风电,未来可能会出现25兆瓦甚至30兆瓦的漂浮式风电,功率越大,成本降低越快。
漂浮式风电以其独特的抗台风优势,为海上风电事业开辟了新的方向。它不仅是技术创新的成果,更是应对海洋复杂环境挑战的有力武器。从当下的发展趋势来看,其与多种海洋产业结合的潜力巨大,有望在降本增效的道路上不断前行。随着功率的逐步提升,漂浮式风电必将在未来能源领域占据更为重要的地位,为我们利用海洋资源、迈向可持续发展注入源源不断的动力,如同海上的灯塔,照亮人类绿色能源发展之路,开启海洋能源利用的新纪元。
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