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臺風(fēng)發(fā)電:如此風(fēng)電能否實(shí)現(xiàn)?


今年第7號臺風(fēng)“海高斯”在珠海沿海地區(qū)登陸,登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力12級(35米/秒),中心最低氣壓970百帕。中央氣象臺發(fā)布臺風(fēng)橙色預(yù)警,珠江三角洲市縣、茂名、陽江、云浮有暴雨到大暴雨,局部特大暴雨。受臺風(fēng)影響,廣東多地停工停課,廣州南站深湛鐵路方向列車全部停運(yùn),廣深珠湛等地八十余航班被取消。

臺風(fēng)天氣對于人們的日常生活帶來不便,但在造成破壞的同時(shí),臺風(fēng)也可以起到調(diào)節(jié)炎熱天氣的作用。從根本上講,臺風(fēng)是一個(gè)巨大的能量體,臺風(fēng)的快速移動(dòng),會(huì)消耗大量的能量,隨著臺風(fēng)登陸,無法從陸地補(bǔ)給損失的能量,最終走向消亡。

臺風(fēng)擁有的巨大能量比原子彈爆炸要大得多,一個(gè)成熟的臺風(fēng),一天可降200億噸水,水凝結(jié)所釋放的熱量相當(dāng)于50萬顆1945年投放廣島原子彈的能量。

臺風(fēng)能否用于發(fā)電?

美國大西洋海洋和氣象實(shí)驗(yàn)室(AOML)的研究表明:一場成熟臺風(fēng)所產(chǎn)生的動(dòng)能“相當(dāng)于全球發(fā)電量的一半?!憋L(fēng)電就作為新能源的先行軍,已經(jīng)在內(nèi)陸及沿海區(qū)域快速落地生根,呈現(xiàn)出星火燎原的強(qiáng)勁態(tài)勢。那么,以目前風(fēng)電的技術(shù)情況,能否合理利用臺風(fēng)用于發(fā)電呢?


單純從能量的角度看,風(fēng)速越大,自然越有利于發(fā)電。但用于發(fā)電的風(fēng)輪并不需要過大的動(dòng)力,風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩只要能夠平衡后端發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩,并使風(fēng)輪保持在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)就可以了。

反而,當(dāng)風(fēng)速逐漸增大到威脅機(jī)組安全性時(shí),發(fā)電已成為一個(gè)次要的目的,此時(shí)空氣的快速流動(dòng)導(dǎo)致機(jī)組承受著巨大的壓力(風(fēng)載荷),一旦處理不當(dāng),出現(xiàn)上述“飛車”狀況,則會(huì)釀成葉片折斷、整機(jī)傾覆等災(zāi)難性事故。

而在臺風(fēng)登陸期間,最危險(xiǎn)的因素并不僅僅是強(qiáng)勁的風(fēng)力,還有混亂多變的風(fēng)向,而后者對風(fēng)電機(jī)組的威脅更大。當(dāng)風(fēng)力機(jī)覺察到極端風(fēng)況即將來臨時(shí),除了迅速剎車制動(dòng),鎖定風(fēng)輪主軸之外,還要根據(jù)風(fēng)向調(diào)轉(zhuǎn)機(jī)頭,將自身沿來流方向的投影面積降至最小,盡量減小受風(fēng)面積。

雖然在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下,在我國沿海地區(qū)登陸的臺風(fēng)整體沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),但在臺風(fēng)壁外圍,其內(nèi)部的流動(dòng)卻極其紊亂,風(fēng)向復(fù)雜多變,這對機(jī)組的控制策略提出了更為嚴(yán)格的要求。此外,臺風(fēng)登陸過程往往伴隨著短時(shí)強(qiáng)降雨,同時(shí)產(chǎn)生的閃電和雷暴也會(huì)對風(fēng)力機(jī)的可靠性造成極大的威脅。

什么樣的臺風(fēng)才能“變風(fēng)為寶”?

一般風(fēng)力在10級以下的臺風(fēng)到來時(shí),可以為風(fēng)電場帶來良好的發(fā)電效益。

根據(jù)大型風(fēng)機(jī)的性能指標(biāo)以及我國現(xiàn)行的臺風(fēng)預(yù)報(bào)規(guī)定,一般可將登陸我國的臺風(fēng)劃分為效益型、防御型和破壞型3類:

效益型:受臺風(fēng)外圍影響,最大風(fēng)力在10級以下;

防御型:受臺風(fēng)外圍影響,最大風(fēng)力在10~11級;

破壞型:受臺風(fēng)外圍影響,最大風(fēng)力在12級以上。

本次登陸的“海高斯” 登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力12級(35米/秒),中心最低氣壓970百帕,是“破壞型”臺風(fēng),此時(shí)應(yīng)謹(jǐn)防發(fā)電風(fēng)機(jī)在狂風(fēng)情況下受損。

臺風(fēng)天氣謹(jǐn)防風(fēng)機(jī)受損

臺風(fēng)是強(qiáng)烈的熱帶氣旋,臺風(fēng)蘊(yùn)涵的巨大能量將對風(fēng)機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)施加靜載荷和動(dòng)載荷疊加效應(yīng),形成周期性激蕩,若周期恰與風(fēng)電機(jī)組固有振動(dòng)周期相近時(shí)(或整數(shù)倍時(shí)),使葉片出現(xiàn)裂紋、撕裂、折斷,偏航和變漿系統(tǒng)受損,甚至倒塔,最終導(dǎo)致機(jī)組損壞。在風(fēng)電行業(yè),面對頻頻襲擾的臺風(fēng),如何降低災(zāi)害造成的損失,成為必須解決的首要問題。

為了降低成本,提高發(fā)電效率和風(fēng)機(jī)塔筒的使用壽命,需要定期對風(fēng)機(jī)塔筒進(jìn)行檢測,工程量包含風(fēng)葉的維護(hù)、塔筒的防腐、塔筒風(fēng)機(jī)的維修與保養(yǎng)等。

對于風(fēng)電企業(yè)來說“沒有遠(yuǎn)慮,必有近憂”,要想預(yù)防臺風(fēng),還得從風(fēng)電設(shè)備、裝備抗擊能力和前期選址的選擇上出發(fā),防患于未然。



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