巨型海上Haliade X风力涡轮机或将成为风能的未来

The Haliade X wind turbine will produce 45% more energy than any other wind turbine.
The Haliade X wind turbine will produce 45% more energy than any other wind turbine.Image: REUTERS/Benoit Tessier
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全球最大的Haliade X风力涡轮机高度超过自由女神像和伊丽莎白塔(大本钟)的两倍,从基座到叶片尖端的高度将超过260米,转子直径达220米,可产生足以供16,000个欧洲家庭使用的清洁能源。

GE可再生能源总经理文森特·谢林斯表示,这一切都是为了提高效率:更大的叶片能让涡轮机更能适应风速变化。他的团队正在研发这种巨型风力涡轮机。

谢林斯说:“从技术角度看,这似乎有些难以企及。但我们知道这是可行的。这种涡轮机的优势在于,它能让我们在竞争中占据先机。没有任何产品能与之相提并论,差得远呢。”

GE的Haliade X风力涡轮机

GE的Haliade X风力涡轮机高度超过自由女神像的两倍。Image: GE Reports

谢林斯说,GE的Haliade X风力涡轮机体型庞大,能够捕获大量风能,这有利于发电;但缺点是需要支撑结构将转子稳稳地托在风中。

“有点遗憾的是,随着转子尺寸增大,涡轮机成本的上升速度会超过大转子带来的增量收益。”

他说,团队通过软件解决了这个问题:利用算法处理涡轮机数据,抵消风力产生的巨大作用力。“我们用软件控制涡轮机的桨距,使它迎风运行。这有助于我们控制支撑结构的尺寸和重量,”谢林斯说。

软件控制Haliade X风力涡轮机的桨距,并调整其角度,使其迎风Image: Tomas Kellner,供稿于GE Reports

目前投入运营的最大型风力涡轮机由三菱重工业(MHI)与维斯塔斯合资开发,转子直径为164米,配备9.5兆瓦发电机。

排名第二的机型由Gamesa和Areva开发,转子直径为180米,叶片长88.4米,但其8兆瓦发电机的功率与MHI/Vestas涡轮机相比更小。

超大尺寸,高能效

Haliade X风力涡轮机将配备一台12兆瓦发电机,安装位置距海面150米。每台机组每年可发电67吉瓦时,足以为16,000个家庭供电(依据北海典型风况估算)。

GE还称,每台涡轮机的发电量将比目前市面上任何其他海上风力涡轮机高45%。

GE表示,每台机组的尺寸也能让运营商以更少的涡轮机建造风电场、铺设更少的电缆,并降低建设、维护及其他资本成本。

GE可再生能源海上风电部门首席执行官约翰·拉维尔说:“这有助于客户在竞标建设海上风电场时,以每千瓦时最低报价参与竞争。”

GE正在建造全球最大的Haliade X风力涡轮机。Image: 路透社/Mario Anzuoni

GE预计,首台完整的测试涡轮机将于明年投入运行,并于2021年向客户交付涡轮机。

不过,来自欧洲各地和美国的GE工程师仍在不断更新Haliade X风力涡轮机的设计,并测试新技术,例如3D打印。公司表示,这些技术或有助于降低成本。

拉维尔说:“我们的思维不能设限。我们今天的极限,到了2020年或许就不再是极限。”

海上风电日益强劲

近年来,人们对可再生能源的兴趣和投资迅速增长。2004年至2015年间,投资增长了六倍多,达到2,860亿美元。2015年,可再生能源吸引的投资也超过了投向新建煤电和燃气发电项目的1,300亿美元的两倍。

海上风电场一直是创新的重点,其发展速度超过陆上风电行业。一个主要原因是,海上风电场的表现往往超出预期,优于陆上风电场。

例如,据EcoWatch报道,挪威国家石油公司(Statoil)位于苏格兰阿伯丁郡海岸外的Hywind浮式风电场,在11月、12月和1月的发电量达到其理论最大容量的65%。

EcoWatch称,相比之下,同一时期陆上风电场的发电量通常为其理论容量的45%至60%。

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