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三大技术解决风电发展难题

2013-07-02 09:31
小伊琳
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        首先各工矿企业都有安装大型风电设备的需求,如果能一次投资,享受二、三十年的收益,安装风电机的积极性肯定非常高,对于大型冶炼单位,一般都有自己的发电厂,如果能够大量利用风电,起到节能减排的作用,对提高企业效益有很大的帮助,低成本的风电肯定会得到大量推广使用,全国的工矿企业蕴藏着巨大的风电市场,这个市场的规模将比国家投资在建的“陆地三峡”大数倍。我国各地还有无数的火电厂,在电厂周围都可以布满风电机,可以实现风电与火电的互补,并可以随时根据风电调控火电,这对降低火电厂的碳排放是非常有利的,并且投资较小,控制灵活,取得效益显著,这些火电厂周围衍生出来的风电场规模不会小于“陆地三峡”的规模,进一步扩展了风电的发展空间。我国还有分布在山区的数百个水电站,山顶都有很丰富的风能,由于新型风电机可以实现免维护,并且安装方便,成本和安装费用都较低,不需要太大的投资就可以实现规模化运营。风电最大的不足就是具有间歇性,而水电最大的优点就是调控方便,风电和水电可以说是一种完美结合,并将成为风电的一种发展方向,又为风电发展开辟巨大的发展空间。所以,大力发展低成本的适合在全国各地推广的微风高效新型风电机是促进风电产业发展,解决风电产能过剩的“突破口”。

  (二)沿海抗台风新型高效风电机

  我国有很长的海岸线,沿海蕴藏着非常丰富的风能资源,由于台风对风电机的破坏很大,严重阻碍了沿海风能的开发。海上风电技术一直都是国外研发的重点,但在抗台风技术上始终没有重大突破,叶片技术和控制技术也没有重大改进,国外在开发海上风能的过程中也遭受了巨大的损失。虽然台风对风能的开发造成了很大的威胁,但仍不能阻挡人们开发海上风电的热情,现在海上风力发电已经悄然兴起。中国海上风能资源储量远大于陆地风能,储量10m高度可利用的风能资源超过7亿kW,而且距离电力负荷中心很近。如果能够得到有效开发,将对我国经济发展提供有力保障,也为节能减排的目标作出贡献。

  从理论上讲进口风电机组的运行风速达50~60m/s,12级飓风的平均风速是34m/s,也就是说风电机组可以在任何狂风暴雨中运行,强度还有富余。但事实却是残酷的,2003年13号台风“杜鹃”,2006年1号台风“珍珠”和8号台风“桑美”分别造成了广东汕尾红海湾风电场,南澳风电场和浙江苍南鹤顶山风电场的风机严重损毁。从风电机组控制系统的原理来讲,当风电机处于狂风状态时,可以自动调节风轮叶片自动卸载,使叶片与风向平行,这样叶片受到风的作用力最小,也就抵抗了风的破坏作用。但风电机在台风中损毁,说明风电机的控制技术还不稳定和可靠,并存在严重缺陷。

  现有叶片都非常巨大,大型叶片带来的巨大风载是造成风电机不稳定和强破坏性的罪魁祸首,严重影响了风电机的正常使用,带来高额维护费用也是风电产业无法承受的,特别是沿海风电机会受到台风的严重损毁,造成的损失是巨大的。还有控制系统的滞后性也是造成沿海风电机在台风中损毁的主要原因。我们要解决抗台风问题,就必须解决高风载问题和控制系统的滞后性问题。而现有叶片的高风载是无法改变的,叶片的性能决定了高风载的特性,仅靠改进无法改变高风载特性。我们现在应该做的就是彻底改变风电机结构,只有改变叶片高风载的破坏力,才能保证风电机的稳定和安全,才能解决风电机的抗台风问题。还有控制系统的滞后性问题,将控制系统改的更灵敏是不是就可以改变控制滞后的问题?答案是否定的。搞风电研究的人对风向标都非常熟悉,自然界中风向的变化是很快的,风电机很庞大,不可能在短时间完成调整过程。反而言之,就是我们做到了很灵敏,偏航装置和变浆矩装置在台风中不停进行调整工作,长时间的超负荷运转,会造成控制装置的发热,发热就会导致控制装置自动停机,变桨距装置担负着叶片的卸载功能,如果停止工作,叶片就会受到强大风载的作用,并对风电机造成强烈冲击,造成风电机的损坏。如果不停机,控制装置就会发热烧毁,导致叶片控制失灵,失去卸载功能,最终仍然使风电机遭到冲击破坏。所以,现有控制系统是不能满足在台风状态进行卸载功能的。

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