台风来袭,拔树拆屋,破坏力十足,风力发电场的大风车们能不能经受住台风的洗礼呢?烟花台风过境,为什么没有报道风力发电场受损的消息呢?因为最新的风力发电场已经有了应对台风的经验。
必须说明,大风车可不是天生能够抵抗台风的。
台风对风力发电机的损坏是致命的,曾经给风力发电场带来非常惨重的损失。
2003年,台风“杜鹃”给我国南部地区的风电场带来惨重损失,25台风电机组中13台受损,损伤率超过一半。
2006年,台风“桑美”让浙江苍南风电场28台机组的20台损坏,直接经济损失7000万元。
2014年,台风“威马逊”破坏了海南文昌风电场中的3台华锐风电1.5MW、叶轮直径70米的风电机,其中一台倒塔; 随后又破坏了广东徐闻勇气风电场(共33台)中的18台,其中有15台出现倒塔,3台机组严重受损。
虽然台风带来的损失非常巨大,而且每年都有台风的发生,但是它阻挡不了风力发电场建设的步伐,因为风力发电的能源潜力实在巨大,而且还是清洁能源,对于未来的能源战略有举足轻重的作用。
于是,世界各国都在努力研发抗台风的风力发电机。
我国也不例外,我国甚至专门制定了《台风型风力发电机组》国家标准,专门用来指导生产抗台风的风力发电机。
通过台风型风力发电机的建设,我国风力发电场在一般台风过境的时候,就可以最大程度地减少损失,甚至还可能利用一些台风的强大风力继续供电。
下面我简单分析一下,风力发电机抵抗台风的办法。
一、强化材料,改善结构台风吹过,不一定就把风力发电机给直接掀翻,很多时候都是带来局部伤害,甚至是隐性伤害。
比如给桨叶带来裂纹这样的伤害,虽然没有造成桨叶直接损坏,但带来了很大的安全隐患,在以后的工作中出故障的风险大大增加。
这就需要改进桨叶的制作材料和制作工艺。
但也不能为了增加强度,而一味增加厚度,造成桨叶太重,得不偿失。
大风车的桨叶那么大,要求重量很轻的前提下,还要求有一定的刚性、足够的强度,同时要提高扭转的刚度(不能被风给拧坏了)。
这对桨叶的材料提出了很高的要求,同时对胶水的使用都提出了很高的要求,一旦因为大风的作用发生开胶或者开裂,就是很大的安全隐患。
总之,要想能抵抗台风,桨叶改进是重中之重。
当然除了桨叶以外,风车的塔体、发电机、机舱罩、轴承等各种重要部件,都需要进行专门的设计,既要能抵抗一定程度的台风,也不能大幅度提高生产成本。
所有这些改进,还有一个基本原则,那就是尽量不要明显增加重量和发电机的复杂度。
二、巧妙面对台风,伤害降到最低台风来袭,风车不可能自动收起来,就算关机,也不能保证不受伤害,必须通过必要的动作来减少台风的伤害。
如果风车只是关机,不做调整的话,巨大的桨叶面对强悍的台风就会承受巨大的力量,不仅容易自身受损,一旦高速转动起来,还可能让发电机内部的机械设备严重受损。
所以,台风来袭时除了关机以外,必须做的动作是调整风向和变桨。
1.台风来了,风车朝向哪里?所谓调整方向,就是改变风车的朝向,让风的伤害降到最低。
大家可以先猜一下,风车应该迎着风、背对风还是侧对风呢?正确答案应该是迎着风,虽然桨叶最容易受损,但只要合理摆放,迎着风伤害最小。
有人可能觉得侧着吹,受力不是最小吗?其实不是,侧着吹,会造成三个桨叶受力不均匀,影响受力平衡造成三个桨叶不再对称,可能会给后期运行带来故障。
最重要的是,侧着吹,机箱的受风面积最大,很容易被吹坏。
要知道,风车的机箱比直升机还要大,这大家伙面对台风很容易受损。
而且机箱受力大,给整个风车带来的压力也会变大,风车折断的风险会加大。
正对来风的话,机箱受到的伤害最小。
但是,台风的风向是不断变化的,怎样保证随时正面面对台风呢?这就需要用到偏航系统了。
在正常工作的时候,偏航系统就用来调整风车方向,让扇叶始终面对来风获得最大动力。
面对台风的时候,它依然需要坚守岗位,安排风车扇面始终面向来风的方向。
2.扇叶要跟台风玩平衡风车正面台风的姿势摆好以后,扇叶也要改变方向,否则前面的动作就白做了。
大风车能在风中转起来,跟扇叶的形状和摆放有很大的关系。
扇叶不是一根棍子,通过扭转方向,就可以改变风的作用力。
所谓的变桨,就是转动扇叶的过程。
风小的时候,让扇叶迎风面最大,风太大了就要减少迎风面。
台风来了,就把扇面藏起来,只把最厚的那个背脊朝向来风,这时候风虽大,却很难再把风车给转起来了。
这样的操作,不仅可以让扇叶不容易被风吹坏,而且还不容易转动,减少机箱内部的机械设施受损。
当然,也有一些台风型的发电机艺高胆大,即使台风来临,依然可以转起来发电,但也不敢用最大的迎风面来转动,通过变桨维持想要的转速就可以了。
三、应对台风,发电机不能断电、断网现代人最难受的时刻,就是断网断电的时候了。
风力发电机也一样,即使台风来了也不能断网断电。
一般来说,台风来的时候,只要风速超过了发电机额定风速以后,就要采取关机的操作,停止发电。
自己不发电了,却不能停止用电,因为刚刚提到的偏航、变桨以及其他很多操作都需要用电,怎么办呢?需要外接电源,一般的风电场都需要额外配置柴油发电机之类的备用发电机,随时准备供电,确保风力发电机利用自身的机动性做好防护。
此外,台风来的时候,人员是必须要撤离的,发电机在面对台风时所要执行的那些动作,是需要远程控制和自主分析的,而且在台风过境的过程中所采集到的数据,也要通过网络传输给控制中心,这时候绝对不能离开网络。
当然,要想让风力发电站完全不受台风影响,是不可能的。
每一种发电机,包括台风型风力发电机都有一个承受上限,还有一个使用寿命,想完全抵抗所有台风是不可能的。
设计的时候,能抵御绝大多数台风就可以了,一旦百年一遇的台风过境,也只能认栽了。
此外,在风力发电场选址的时候,也会考虑台风的历史记录,尽量避开最容易被台风正面袭击的那些地方,即使台风型风力发电机也喜欢没有台风的日子。
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