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台风发电:如此风电能否实现?

2020-08-19 17:21
元一能源
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8月19日,今年第7号台风“海高斯”在珠海沿海地区登陆,登陆时中心附近最大风力12级(35米/秒),中心最低气压970百帕。中央气象台发布台风橙色预警,珠江三角洲市县、茂名、阳江、云浮有暴雨到大暴雨,局部特大暴雨。受台风影响,广东多地停工停课,广州南站深湛铁路方向列车全部停运,广深珠湛等地八十余航班被取消。

台风天气对于人们的日常生活带来不便,但在造成破坏的同时,台风也可以起到调节炎热天气的作用。从根本上讲,台风是一个巨大的能量体,台风的快速移动,会消耗大量的能量,随着台风登陆,无法从陆地补给损失的能量,最终走向消亡。

台风拥有的巨大能量比原子弹爆炸要大得多,一个成熟的台风,一天可降200亿吨水,水凝结所释放的热量相当于50万颗1945年投放广岛原子弹的能量。

台风能否用于发电?

美国大西洋海洋和气象实验室(AOML)的研究表明:一场成熟台风所产生的动能“相当于全球发电量的一半。”风电就作为新能源的先行军,已经在内陆及沿海区域快速落地生根,呈现出星火燎原的强劲态势。那么,以目前风电的技术情况,能否合理利用台风用于发电呢?

台风释放的能量超过原子弹 台风发电能否实现?

单纯从能量的角度看,风速越大,自然越有利于发电。但用于发电的风轮并不需要过大的动力,风轮旋转产生的转矩只要能够平衡后端发电机的电磁转矩,并使风轮保持在一定的转速范围内就可以了。

反而,当风速逐渐增大到威胁机组安全性时,发电已成为一个次要的目的,此时空气的快速流动导致机组承受着巨大的压力(风载荷),一旦处理不当,出现上述“飞车”状况,则会酿成叶片折断、整机倾覆等灾难性事故。

而在台风登陆期间,最危险的因素并不仅仅是强劲的风力,还有混乱多变的风向,而后者对风电机组的威胁更大。当风力机觉察到极端风况即将来临时,除了迅速刹车制动,锁定风轮主轴之外,还要根据风向调转机头,将自身沿来流方向的投影面积降至最小,尽量减小受风面积。

虽然在地转偏向力的作用下,在我国沿海地区登陆的台风整体沿逆时针方向旋转,但在台风壁外围,其内部的流动却极其紊乱,风向复杂多变,这对机组的控制策略提出了更为严格的要求。此外,台风登陆过程往往伴随着短时强降雨,同时产生的闪电和雷暴也会对风力机的可靠性造成极大的威胁。

什么样的台风才能“变风为宝”?

一般风力在10级以下的台风到来时,可以为风电场带来良好的发电效益。

根据大型风机的性能指标以及我国现行的台风预报规定,一般可将登陆我国的台风划分为效益型、防御型和破坏型3类:

效益型:受台风外围影响,最大风力在10级以下;

防御型:受台风外围影响,最大风力在10~11级;

破坏型:受台风外围影响,最大风力在12级以上。

本次登陆的“海高斯” 登陆时中心附近最大风力12级(35米/秒),中心最低气压970百帕,是“破坏型”台风,此时应谨防发电风机在狂风情况下受损。

台风释放的能量超过原子弹 台风发电能否实现?

台风天气谨防风机受损

台风是强烈的热带气旋,台风蕴涵的巨大能量将对风机设备结构施加静载荷和动载荷叠加效应,形成周期性激荡,若周期恰与风电机组固有振动周期相近时(或整数倍时),使叶片出现裂纹、撕裂、折断,偏航和变浆系统受损,甚至倒塔,最终导致机组损坏。在风电行业,面对频频袭扰的台风,如何降低灾害造成的损失,成为必须解决的首要问题。

为了降低成本,提高发电效率和风机塔筒的使用寿命,需要定期对风机塔筒进行检测,工程量包含风叶的维护、塔筒的防腐、塔筒风机的维修与保养等。

对于风电企业来说“没有远虑,必有近忧”,要想预防台风,还得从风电设备、装备抗击能力和前期选址的选择上出发,防患于未然。

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