全新浮動式「海上垂直」對轉風力發電機效率可達水平固定式一倍以上

全新浮動式「海上垂直」對轉風力發電機效率可達水平固定式一倍以上

針對海上風力發電機組的設計,來自挪威的 World Wide Wind 科技公司,似乎有著相當獨特的見解。隨著入海越深,基於傳統水平軸設計的風力渦輪機(HAWT),其劣勢正在愈加顯現。但是該公司的浮動式「對轉垂直渦輪機」(conventional horizontal-axis wind turbines)方案,卻有望通過反向旋轉的兩組葉片,將輸出功率提升一倍以上。

據悉,傳統 HAWT 風力渦輪機需要用到諸多重型部件 —— 包括傳動系統、變速箱、發電機、以及巨大的葉片 —— 且需要將它們固定在一根長桿的頂部。

正因如此,想要將傳統風力發電機安裝到海上浮動平台上,其挑戰要艱巨得多。有鑑於此,一些工程師和電信商開始放眼所謂的垂直(VAWT)風力渦輪機方案。

如圖所示,VAWT 能夠將各組葉片向上伸出,並將其餘重頭部分設定在底部,因而裝置傾向於自然直立狀態。

而在接受來自各個方向的風能的時候,它又無需轉身迎風,因而能夠減少 HAWT 方案上的繁重齒輪部件。

全新浮動式「海上垂直」對轉風力發電機效率可達水平固定式一倍以上

在同等微風下,通常 VAWT 方案的效率,要較三葉式 HAWT 風力渦輪機要低得多。

但另一方面,我們也可將它放置在更近的地方、而不至於降低性能 —— 意味著 VAWT 可在同一片海洋上發出更多的電量。

而 World Wide Wind 提出的這套概念新穎的浮動式 VAWT 方案,就是專為在海面上的大規模可擴展性而設計的是。

有趣的是,其中安裝在中央葉片上的頂部渦輪機可以向一個方向旋轉。而靠近塔底的另一台渦輪機,又可朝著不同的方向運動。

全新浮動式「海上垂直」對轉風力發電機效率可達水平固定式一倍以上

從某種意義上來說,World Wide Wind 是將兩台 VAWT 風力渦輪機「合而為一」了 —— 其中一個渦輪機固定在“轉子”上、另一個則安裝在「定子」上。

與靜態定子相比,對轉垂直渦輪機(CRVT)的旋轉速度相對增加了一倍、發電量也更為顯著。

同時這項設計將更重的、以及需要經常維護的部件放置在了主體結構的底部(浮筒下方),靠近繫繩和電纜連接處。

但是對於普通人來說,可能並不十分適應它的「非完全直立式」設計,因為巨大的風力發電塔會隨風傾斜。

全新浮動式「海上垂直」對轉風力發電機效率可達水平固定式一倍以上

對此,World Wide Wind 解釋稱,葉片被設計掃過錐形區域、有助於減少每個浮動塔下部的湍流尾流,從而使得操作人員可將更多此類裝置部署到指定地點。

而且得益於傾斜能力,該公司的 VAWT 風力渦輪機也能夠更好地抵禦突然且猛烈的陣風、以及破壞性的振動。

發電效率方面,明陽智慧能源在業內領先的、高度 262 米(794 英呎)的 HAWT 競品已可達到 16 兆瓦。

然而 World Wide Wind 宣稱其 VAWT 方案能夠更加輕鬆地擴展 —— 高度可達到更驚人的 400 米(1312 英呎),且單機標稱高達 40 兆瓦。

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World Wide Wind 公司代表在接受 Recharge 採訪時稱,其預估平準化能源成本(LCoE)低於每兆瓦 50 美元 —— 不到美國能源部設定的 2027 海上風電項目預期的一半。

目前該公司正在努力通過快速原型設計來加速 CRVT 對轉垂直風力渦輪機的開發,以期在 2026 年建成並運行 3 兆瓦的機型。如果一切順利,其有望於 2029 年建成 40 兆瓦的更大機型。

 

cnBeta
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