
近日,受超強臺風(fēng)“摩羯”登陸影響,海南文昌一風(fēng)電項目多臺風(fēng)機受損,引發(fā)社會(huì )關(guān)注?!帮L(fēng)力發(fā)電不應該風(fēng)越大發(fā)電越多嗎?”“風(fēng)力發(fā)電設備為何扛不住臺風(fēng)?”“越來(lái)越多的海上風(fēng)機會(huì )不會(huì )存在更大安全隱患?”成為網(wǎng)友普遍關(guān)心的問(wèn)題。
一個(gè)冷知識是,風(fēng)力發(fā)電并非風(fēng)越大越好。雖然從能量守恒定律來(lái)看,風(fēng)速越大理論上提供的電能就越多,但現有技術(shù)和設備還做不到無(wú)限制轉化任何風(fēng)速。如果風(fēng)機葉片轉速過(guò)快,就會(huì )超過(guò)機械設備的物理承受能力,導致風(fēng)機損壞。因此,每種型號的風(fēng)力發(fā)電機都有其設計的最大安全承受風(fēng)速。當風(fēng)速超過(guò)這一限制時(shí),為保護風(fēng)力發(fā)電機免受極端天氣損害,智能安全保護系統會(huì )啟動(dòng),使風(fēng)機逐漸降低轉速直至安全停機。
實(shí)際上,在適宜風(fēng)速區間內,風(fēng)力發(fā)電機才能實(shí)現最大化的發(fā)電效率,而最佳發(fā)電風(fēng)速又取決于風(fēng)力發(fā)電機的具體型號和設計。一般來(lái)說(shuō),大型商業(yè)風(fēng)力發(fā)電機的最佳工作風(fēng)速范圍是3米/秒至25米/秒。在此范圍內,風(fēng)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(huì )下降甚至停擺。隨著(zhù)風(fēng)電技術(shù)不斷進(jìn)步,人類(lèi)可有效利用的風(fēng)速范圍也在不斷拓寬。
極端天氣對風(fēng)電設備是一種潛在威脅。臺風(fēng)是我國東南沿海地區常見(jiàn)的災害天氣,其影響范圍廣、平均風(fēng)速大、湍流強度高、風(fēng)向變化快、持續時(shí)間長(cháng),導致其破壞力驚人。如果不積極應對,就有可能導致風(fēng)機葉片斷裂、塔筒折斷、機艙罩傾覆等事故。但若就此認為,風(fēng)力發(fā)電機只要遇到臺風(fēng)就“完蛋”,甚至得出結論,中國不適合在沿海地區大規模發(fā)展風(fēng)電,就有點(diǎn)杞人憂(yōu)天了。
風(fēng)電行業(yè)早已研究出巧妙的辦法對抗臺風(fēng)。我國在東南沿海區域使用的風(fēng)機,也都會(huì )考慮抗臺風(fēng)設計,主要包括以下幾點(diǎn):
偏航系統調整。風(fēng)機上的機箱巨大,甚至可以??恐鄙龣C。如果臺風(fēng)從側面吹向機箱,風(fēng)機會(huì )承受很大的阻力。為避免硬扛,當臺風(fēng)來(lái)襲時(shí),偏航系統會(huì )根據臺風(fēng)方向進(jìn)行自適應偏航調整,使風(fēng)機的正面正對臺風(fēng),以減少側向受力,保護風(fēng)機結構。
葉片變槳控制。有人會(huì )納悶,讓風(fēng)機正對臺風(fēng),雖然降低了側邊受力,但正面3個(gè)大型葉片承受的風(fēng)力如何化解?這時(shí)就需要通過(guò)變槳操作,改變葉片的迎風(fēng)角度,從而減小風(fēng)機受到的正向風(fēng)力,進(jìn)一步降低風(fēng)機在臺風(fēng)中的阻力,保護風(fēng)機安全。
安全精準選址。沿海風(fēng)電場(chǎng)建設并非哪里風(fēng)大往哪里湊,而是會(huì )充分考慮當地氣候條件和臺風(fēng)發(fā)生頻率等因素,確保風(fēng)電場(chǎng)位于相對安全的區域。同時(shí),加強氣象預測能力,提前做好臺風(fēng)等極端天氣防范準備。臺風(fēng)過(guò)境時(shí),實(shí)時(shí)監測風(fēng)向、風(fēng)速等環(huán)境參數,并根據情況自動(dòng)調整風(fēng)機運行狀態(tài)。
可以說(shuō),臺風(fēng)已不是制約我國風(fēng)電發(fā)展不可克服的環(huán)境因素。十幾年前,我國沿海地區陸上風(fēng)電機組,被臺風(fēng)破壞的案例時(shí)有發(fā)生。甚至外國專(zhuān)家和企業(yè)一度認為,中國臺風(fēng)多發(fā)地區不具備開(kāi)發(fā)海上風(fēng)電條件。近年來(lái),隨著(zhù)我國風(fēng)機抗臺風(fēng)技術(shù)不斷升級,已經(jīng)很少看到風(fēng)電機組被臺風(fēng)破壞的情況。此次“摩羯”登陸,除了文昌一風(fēng)電場(chǎng)因尚未建成,抗臺風(fēng)能力并未形成導致受損外,諸多沿海地區風(fēng)電場(chǎng)都成功通過(guò)超強臺風(fēng)“大考”。
即便技術(shù)不斷進(jìn)步,安全永遠是風(fēng)電行業(yè)的生命線(xiàn)。風(fēng)電是各國競相發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè),風(fēng)電設備造價(jià)昂貴,一次事故帶來(lái)的不僅是直接財產(chǎn)損失,還會(huì )對我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的聲譽(yù)造成難以挽回的影響。近年來(lái),海上風(fēng)電不斷向深遠海推進(jìn),風(fēng)機大型化快速提升,一些機型來(lái)不及進(jìn)行長(cháng)周期實(shí)地驗證就要推向市場(chǎng),加之當前行業(yè)低價(jià)惡性競爭風(fēng)靡,風(fēng)電機組的安全性持續引發(fā)業(yè)內擔憂(yōu)。
面對風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的新形勢,如何進(jìn)一步提升風(fēng)電機組的安全性和抗臺風(fēng)能力,如何更好地適應極端海況,甚至如何充分利用臺風(fēng)天氣提高風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量,將是風(fēng)電行業(yè)需要持續攻克的課題。(本文來(lái)源:經(jīng)濟日報 作者:王軼辰)