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技术创新引领风能行业发展

更新时间:2011-08-11

电动风力涡轮机行业在上世纪70年代石油价格飙升后得到了极大的发展,但旧的涡轮机存在许多问题,例如有些因为遇到风暴已经损坏、有些在良好天气下依然运转失灵、有的则由于昆虫在叶片上积累而导致转速下降。

  近年来,风力涡轮机技术取得了长足的进步,同时运营商也从实践中积累了宝贵的经验。如今新一代涡轮机的规格更大、效率更高,如丹麦维斯塔斯公司生产的涡轮机发电量比15年前的产品高出300倍。

  现在,制造商们将精力集中在制造更高更大的风力发电涡轮机上,以便使叶片可以触及高空更稳定、更快速的气流,进一步拓展覆盖的区域。目前欧洲最大的陆地风力发电机高135米,由德国公司Enercon制造,其三个叶片可覆盖直径127米的区域。

  然而,有专家指出,由于运输不便,风力涡轮机的尺寸不会一直增长下去。相比之下,离岸风能发电机因为受到道路、桥梁等路面因素的限制较少,将在未来得到较快的发展。

  事实上,尺寸并不是涡轮机唯一的进步方向。近期关于涡轮机叶片的安装、风速和风向的监测等方面的研究大幅增加。清洁能源咨询公司Kinetik Partners的合伙创始人丹?拉多姆斯基(Dan Radomski)表示,研究对于整个行业来说至关重要。企业进行研究和开发工作,一部分原因是风电行业迅速发展,各企业均想通过科研使自己脱颖而出;另外,由于适合建造风电场的地点已经基本开发完毕,开发商不得不在一些风力较小的地点安装发电机,这也使得制造商必须进行创新,制造出成本效益更高的产品。

  风力涡轮机的构造十分复杂,每个机器都由超过7000个部分组成。在美国德克萨斯州这样风电迅速发展的地方,夏天温度可能超过38度,冬天却又极其寒冷,有时还会遇到雨雪和冰雹天气,因此当地的涡轮机必须能够适应各种极端气候。

  同一个涡轮机不同部位的气象条件也可能不同,如涡轮机某一个叶片顶部的风速可能会比另外一个叶片顶部的速度要快。

  涡轮机最容易出现问题的部位是负责加速叶片转动的变速器。一些制造商开始尝试使用一种直接驱动技术来取代变速器,但该技术也存在一些缺点,需要使用稀土资源等。

  风力涡轮机行业的其他一些技术进步亦值得关注。维斯塔斯公司目前正在研发一个“潜行”系统,将显著地减少涡轮机与雷达之间的相互干扰,该技术有可能在2012年底实现商业运营。另外,未来的风力涡轮机可能会在叶片上安装类似飞机机翼边缘的翼面形可动装置,以便更好的对涡轮机的负荷进行控制。

  美国新墨西哥州桑迪亚国家实验室可再生能源技术高级负责人José Zayas指出,目前的创新更注重可行性和适用性。一些制造商已经开始研究不需要大型起重机即可安装的涡轮机,该研究将对企业重大意义,因为通常起重机的造价十分高昂。

  另一方面,企业也开始使用传感器对变速器中油的属性等方面进行监测,而传统的做法是涡轮机每转动几万次就更换一次,类似于汽车传感器可以通知驾驶员适时更换机油一样。