◎本報記者 何 亮

日前，在水深超45米的廣東陽江海域，全球單體容量最大的漂浮式風電平臺“明陽天成號”正式投運。

“明陽天成號”造型獨特。它在一個浮式基礎上搭載兩個風機，并由錨鏈系于海底，像一對“雙子星”漂浮在海面上。這在全球海上風電領(lǐng)域系首創(chuàng)。

兩臺風機的裝機容量均為8.3兆瓦，“明陽天成號”的總裝機容量達到16.6兆瓦，每年的發(fā)電量可達5400萬千瓦時，能滿足3萬戶三口之家一年的日常用電需求。

極限設計達成最優(yōu)解

“明陽天成號”掃風面積超5.2萬平方米，相當于7個標準化足球場。

在“V”字形塔筒上，風機的雙主機、雙葉輪并排而立，兩個葉輪的葉片尖端之間只間隔5米。明陽集團漂浮式特種技術(shù)創(chuàng)新中心主任王超告訴記者，這樣的極限設計，是在綜合考慮葉輪間距、風能利用效率和“V”形塔筒夾角之后得到的最優(yōu)解。

5米間隔，不僅是葉輪之間的安全距離，還能實現(xiàn)捕風率最大化。王超介紹，在風機啟動后，兩個葉輪朝相反方向轉(zhuǎn)動，可有效提升葉輪中間區(qū)域風速，空氣動能轉(zhuǎn)化為電能的效率隨之增加。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，“明陽天成號”雙風機的發(fā)電量比同等掃風面積的單臺風機提升4.29%。

此外，從整個風場的布局來看，單臺風機的葉片越長，尾流對后面風機的影響就越大。所以，為減少尾流影響，“明陽天成號”采用兩個小尺寸風輪的方案。而且，兩個風輪采用反方向旋轉(zhuǎn)設計，這樣產(chǎn)生的“耦合渦流”效應能夠減少整個風場的效率折損。

單點系泊系統(tǒng)抗臺風

“明陽天成號”總設計師周名軍告訴記者，“明陽天成號”采用下風向設計。這一設計降低了塔筒凈空對葉片的束縛，葉片可以獲得更大活動空間，同時也能更靈活有效地捕捉風能，提高整個機組的發(fā)電效率。

在極端條件下，漂浮式風機將面臨來自各個方向臺風的挑戰(zhàn)。風電平臺在設計之初就需要考慮360度的臺風載荷，無論臺風從哪個方向吹來，都要確保風機能夠承受并保持穩(wěn)定。

“我們采用單點系泊系統(tǒng)，在錨鏈的牽引下，浮式基礎平臺能根據(jù)臺風的方向進行自適應的偏航調(diào)整?！敝苊娊忉專@就意味著臺風吹向哪，“明陽天成號”就轉(zhuǎn)向哪，讓風輪始終正對來風方向。

在系泊系統(tǒng)中，要保證風機在海上能應對17級臺風，轉(zhuǎn)塔內(nèi)的高精密回轉(zhuǎn)軸承就必須具備足夠的承載能力及超強的水下密封能力。周名軍介紹，為讓“明陽天成號”在海上穩(wěn)穩(wěn)運行，研發(fā)團隊按照極高標準和精度要求完成轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)的裝配。

浮式基礎提升承載力

浮式基礎是漂浮式風機在深遠海“安身立命”的關(guān)鍵部件。與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)的浮式基礎不同，“明陽天成號”的浮式基礎由三個浮筒、混凝土臂和連接件組成。

三個浮筒由玻璃纖維外殼、擠塑聚苯乙烯泡沫板芯材、防護涂層等多種材料組合而成，為業(yè)界首創(chuàng)。王超解釋，如此“大費周章”，不僅是為了降低浮筒重量，還為了滿足浮筒曲面外形的要求。

站在模型前可以看到，“明陽天成號”的三個浮筒均為流線橢球形。王超說，這樣的外形設計不僅在迎浪時遇到的波浪阻力較小，還可以提供相應的橫向轉(zhuǎn)動偏航動力。針對浮筒外形進行的深度驗證與測試顯示，流線橢球形設計實現(xiàn)了整體穩(wěn)定性與載荷的最佳平衡。

值得一提的是，“明陽天成號”還首次采用抗壓能力達到115兆帕以上的超高性能混凝土材料制造浮式基礎。這種混凝土材料強度達到普通混凝土的4倍左右，大大增加了浮式基礎結(jié)構(gòu)的承載能力。

免責聲明：本網(wǎng)轉(zhuǎn)載自其它媒體的文章及圖片，目的在于弘揚科技創(chuàng)新精神，傳遞更多科技創(chuàng)新信息，宣傳國家科技政策，展示國家科技形象，增強國家科技軟實力，參與國際科技輿論競爭，推廣科技企業(yè)品牌和產(chǎn)品，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責，在此我們謹向原作者和原媒體致以崇高敬意。如果您認為本網(wǎng)文章及圖片侵犯了您的版權(quán)，請與我們聯(lián)系，我們將第一時間刪除。