近日,受超強(qiáng)臺風(fēng)“摩羯”登陸影響,海南文昌一風(fēng)電項(xiàng)目多臺風(fēng)機(jī)受損,引發(fā)社會關(guān)注!帮L(fēng)力發(fā)電不應(yīng)該風(fēng)越大發(fā)電越多嗎?”“風(fēng)力發(fā)電設(shè)備為何扛不住臺風(fēng)?”“越來越多的海上風(fēng)機(jī)會不會存在更大安全隱患?”成為網(wǎng)友普遍關(guān)心的問題。
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看,風(fēng)速越大理論上提供的電能就越多,但現(xiàn)有技術(shù)和設(shè)備還做不到無限制轉(zhuǎn)化任何風(fēng)速。如果風(fēng)機(jī)葉片轉(zhuǎn)速過快,就會超過機(jī)械設(shè)備的物理承受能力,導(dǎo)致風(fēng)機(jī)損壞。因此,每種型號的風(fēng)力發(fā)電機(jī)都有其設(shè)計(jì)的最大安全承受風(fēng)速。當(dāng)風(fēng)速超過這一限制時(shí),為保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)免受極端天氣損害,智能安全保護(hù)系統(tǒng)會啟動(dòng),使風(fēng)機(jī)逐漸降低轉(zhuǎn)速直至安全停機(jī)。
實(shí)際上,在適宜風(fēng)速區(qū)間內(nèi),風(fēng)力發(fā)電機(jī)才能實(shí)現(xiàn)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(jī)的具體型號和設(shè)計(jì)。一般來說,大型商業(yè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最佳工作風(fēng)速范圍是3米/秒至25米/秒。在此范圍內(nèi),風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠正常運(yùn)行并達(dá)到較高的發(fā)電效率。反之,機(jī)組性能則會下降甚至停擺。隨著風(fēng)電技術(shù)不斷進(jìn)步,人類可有效利用的風(fēng)速范圍也在不斷拓寬。
極端天氣對風(fēng)電設(shè)備是一種潛在威脅。臺風(fēng)是我國東南沿海地區(qū)常見的災(zāi)害天氣,其影響范圍廣、平均風(fēng)速大、湍流強(qiáng)度高、風(fēng)向變化快、持續(xù)時(shí)間長,導(dǎo)致其破壞力驚人。如果不積極應(yīng)對,就有可能導(dǎo)致風(fēng)機(jī)葉片斷裂、塔筒折斷、機(jī)艙罩傾覆等事故。但若就此認(rèn)為,風(fēng)力發(fā)電機(jī)只要遇到臺風(fēng)就“完蛋”,甚至得出結(jié)論,中國不適合在沿海地區(qū)大規(guī)模發(fā)展風(fēng)電,就有點(diǎn)杞人憂天了。
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(qū)域使用的風(fēng)機(jī),也都會考慮抗臺風(fēng)設(shè)計(jì),主要包括以下幾點(diǎn):
偏航系統(tǒng)調(diào)整。風(fēng)機(jī)上的機(jī)箱巨大,甚至可以?恐鄙龣C(jī)。如果臺風(fēng)從側(cè)面吹向機(jī)箱,風(fēng)機(jī)會承受很大的阻力。為避免硬扛,當(dāng)臺風(fēng)來襲時(shí),偏航系統(tǒng)會根據(jù)臺風(fēng)方向進(jìn)行自適應(yīng)偏航調(diào)整,使風(fēng)機(jī)的正面正對臺風(fēng),以減少側(cè)向受力,保護(hù)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)。
葉片變槳控制。有人會納悶,讓風(fēng)機(jī)正對臺風(fēng),雖然降低了側(cè)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)就需要通過變槳操作,改變?nèi)~片的迎風(fēng)角度,從而減小風(fēng)機(jī)受到的正向風(fēng)力,進(jìn)一步降低風(fēng)機(jī)在臺風(fēng)中的阻力,保護(hù)風(fēng)機(jī)安全。
安全精準(zhǔn)選址。沿海風(fēng)電場建設(shè)并非哪里風(fēng)大往哪里湊,而是會充分考慮當(dāng)?shù)貧夂驐l件和臺風(fēng)發(fā)生頻率等因素,確保風(fēng)電場位于相對安全的區(qū)域。同時(shí),加強(qiáng)氣象預(yù)測能力,提前做好臺風(fēng)等極端天氣防范準(zhǔn)備。臺風(fēng)過境時(shí),實(shí)時(shí)監(jiān)測風(fēng)向、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù),并根據(jù)情況自動(dòng)調(diào)整風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。
可以說,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(qū)陸上風(fēng)電機(jī)組,被臺風(fēng)破壞的案例時(shí)有發(fā)生。甚至外國專家和企業(yè)一度認(rèn)為,中國臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)不具備開發(fā)海上風(fēng)電條件。近年來,隨著我國風(fēng)機(jī)抗臺風(fēng)技術(shù)不斷升級,已經(jīng)很少看到風(fēng)電機(jī)組被臺風(fēng)破壞的情況。此次“摩羯”登陸,除了文昌一風(fēng)電場因尚未建成,抗臺風(fēng)能力并未形成導(dǎo)致受損外,諸多沿海地區(qū)風(fēng)電場都成功通過超強(qiáng)臺風(fēng)“大考”。
即便技術(shù)不斷進(jìn)步,安全永遠(yuǎn)是風(fēng)電行業(yè)的生命線。風(fēng)電是各國競相發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè),風(fēng)電設(shè)備造價(jià)昂貴,一次事故帶來的不僅是直接財(cái)產(chǎn)損失,還會對我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的聲譽(yù)造成難以挽回的影響。近年來,海上風(fēng)電不斷向深遠(yuǎn)海推進(jìn),風(fēng)機(jī)大型化快速提升,一些機(jī)型來不及進(jìn)行長周期實(shí)地驗(yàn)證就要推向市場,加之當(dāng)前行業(yè)低價(jià)惡性競爭風(fēng)靡,風(fēng)電機(jī)組的安全性持續(xù)引發(fā)業(yè)內(nèi)擔(dān)憂。
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(jī)組的安全性和抗臺風(fēng)能力,如何更好地適應(yīng)極端海況,甚至如何充分利用臺風(fēng)天氣提高風(fēng)電場發(fā)電量,將是風(fēng)電行業(yè)需要持續(xù)攻克的課題。(本文來源:經(jīng)濟(jì)日報(bào) 作者:王軼辰)