圖為架設(shè)于廣東陽江明陽青洲四海上風(fēng)電場(chǎng)的“明陽天成號(hào)”,。受訪單位供圖
日前,,在水深超45米的廣東陽江海域,,全球單體容量最大的漂浮式風(fēng)電平臺(tái)“明陽天成號(hào)”正式投運(yùn),。
“明陽天成號(hào)”造型獨(dú)特,。它在一個(gè)浮式基礎(chǔ)上搭載兩個(gè)風(fēng)機(jī),,并由錨鏈系于海底,,像一對(duì)“雙子星”漂浮在海面上,。這在全球海上風(fēng)電領(lǐng)域系首創(chuàng)。
兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的裝機(jī)容量均為8.3兆瓦,,“明陽天成號(hào)”的總裝機(jī)容量達(dá)到16.6兆瓦,,每年的發(fā)電量可達(dá)5400萬千瓦時(shí),能滿足3萬戶三口之家一年的日常用電需求,。
極限設(shè)計(jì)達(dá)成最優(yōu)解
“明陽天成號(hào)”掃風(fēng)面積超5.2萬平方米,,相當(dāng)于7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化足球場(chǎng)。
在“V”字形塔筒上,,風(fēng)機(jī)的雙主機(jī),、雙葉輪并排而立,兩個(gè)葉輪的葉片尖端之間只間隔5米,。明陽集團(tuán)漂浮式特種技術(shù)創(chuàng)新中心主任王超告訴記者,,這樣的極限設(shè)計(jì),是在綜合考慮葉輪間距,、風(fēng)能利用效率和“V”形塔筒夾角之后得到的最優(yōu)解,。
5米間隔,不僅是葉輪之間的安全距離,,還能實(shí)現(xiàn)捕風(fēng)率最大化,。王超介紹,在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后,,兩個(gè)葉輪朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng),,可有效提升葉輪中間區(qū)域風(fēng)速,空氣動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率隨之增加,。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,,“明陽天成號(hào)”雙風(fēng)機(jī)的發(fā)電量比同等掃風(fēng)面積的單臺(tái)風(fēng)機(jī)提升4.29%,。
此外,從整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的布局來看,,單臺(tái)風(fēng)機(jī)的葉片越長(zhǎng),,尾流對(duì)后面風(fēng)機(jī)的影響就越大。所以,,為減少尾流影響,,“明陽天成號(hào)”采用兩個(gè)小尺寸風(fēng)輪的方案。而且,,兩個(gè)風(fēng)輪采用反方向旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì),,這樣產(chǎn)生的“耦合渦流”效應(yīng)能夠減少整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的效率折損。
單點(diǎn)系泊系統(tǒng)抗臺(tái)風(fēng)
“明陽天成號(hào)”總設(shè)計(jì)師周名軍告訴記者,,“明陽天成號(hào)”采用下風(fēng)向設(shè)計(jì),。這一設(shè)計(jì)降低了塔筒凈空對(duì)葉片的束縛,葉片可以獲得更大活動(dòng)空間,,同時(shí)也能更靈活有效地捕捉風(fēng)能,,提高整個(gè)機(jī)組的發(fā)電效率。
在極端條件下,,漂浮式風(fēng)機(jī)將面臨來自各個(gè)方向臺(tái)風(fēng)的挑戰(zhàn),。風(fēng)電平臺(tái)在設(shè)計(jì)之初就需要考慮360度的臺(tái)風(fēng)載荷,無論臺(tái)風(fēng)從哪個(gè)方向吹來,,都要確保風(fēng)機(jī)能夠承受并保持穩(wěn)定,。
“我們采用單點(diǎn)系泊系統(tǒng),在錨鏈的牽引下,,浮式基礎(chǔ)平臺(tái)能根據(jù)臺(tái)風(fēng)的方向進(jìn)行自適應(yīng)的偏航調(diào)整,。”周名軍解釋,,這就意味著臺(tái)風(fēng)吹向哪,,“明陽天成號(hào)”就轉(zhuǎn)向哪,讓風(fēng)輪始終正對(duì)來風(fēng)方向,。
在系泊系統(tǒng)中,,要保證風(fēng)機(jī)在海上能應(yīng)對(duì)17級(jí)臺(tái)風(fēng),轉(zhuǎn)塔內(nèi)的高精密回轉(zhuǎn)軸承就必須具備足夠的承載能力及超強(qiáng)的水下密封能力,。周名軍介紹,,為讓“明陽天成號(hào)”在海上穩(wěn)穩(wěn)運(yùn)行,研發(fā)團(tuán)隊(duì)按照極高標(biāo)準(zhǔn)和精度要求完成轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)的裝配,。
浮式基礎(chǔ)提升承載力
浮式基礎(chǔ)是漂浮式風(fēng)機(jī)在深遠(yuǎn)?!鞍采砹⒚钡年P(guān)鍵部件。與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)的浮式基礎(chǔ)不同,,“明陽天成號(hào)”的浮式基礎(chǔ)由三個(gè)浮筒、混凝土臂和連接件組成。
三個(gè)浮筒由玻璃纖維外殼,、擠塑聚苯乙烯泡沫板芯材,、防護(hù)涂層等多種材料組合而成,為業(yè)界首創(chuàng),。王超解釋,,如此“大費(fèi)周章”,不僅是為了降低浮筒重量,,還為了滿足浮筒曲面外形的要求,。
站在模型前可以看到,“明陽天成號(hào)”的三個(gè)浮筒均為流線橢球形,。王超說,,這樣的外形設(shè)計(jì)不僅在迎浪時(shí)遇到的波浪阻力較小,還可以提供相應(yīng)的橫向轉(zhuǎn)動(dòng)偏航動(dòng)力,。針對(duì)浮筒外形進(jìn)行的深度驗(yàn)證與測(cè)試顯示,,流線橢球形設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了整體穩(wěn)定性與載荷的最佳平衡。
值得一提的是,,“明陽天成號(hào)”還首次采用抗壓能力達(dá)到115兆帕以上的超高性能混凝土材料制造浮式基礎(chǔ),。這種混凝土材料強(qiáng)度達(dá)到普通混凝土的4倍左右,大大增加了浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載能力,。(記者 何 亮)
編輯:周大為