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能源界的“印钞机”:一台能转出4亿人民币!  

2017-07-21 15:06:37|  分类: 山水风光 |  标签: |举报 |字号 订阅

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能源界的“印钞机”:一台能转出4亿人民币! - 老泉 - 把酒临风的博客

  “大风车吱呀吱哟哟地转,这里的风景呀真好看”,对于大风车我们从小就不陌生。不过,今天我们要说的这个大风车非彼大风车,而是SL5000海上风力发电机。

  虽然,这些白色的风车在海面上显得很小,但仅它的风轮就超过40层楼高!连接风轮的机舱大到可以落直升机。

  这些大风车还有印钞机一般的产能,吹着海风,每台风机在服役期间可以产出价值4亿元的电能。

  能源界的“印钞机”:一台能转出4亿人民币! - 老泉 - 把酒临风的博客

  (屹立在东海的SL5000风机群)

  (一)风力发电机原理:如何从风中捕获电能?

  风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风力发电机技术,只需要有每秒三公尺速度的微风,风机便可以开始发电。

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  (连接叶片和发电系统的机舱)

  (二)一台风机产值4个亿,堪称“印钞机”

  6年前,中国风电装机容量超越美国成为世界第一风电大国,由于陆地风力发电有占地面积大、噪声污染等问题,海洋风电迅速形成了庞大的市场。

  号称海上巨无霸的SL5000风力发电机组由中国自主研发,单机容量为5000KW。

  在中国市场,一部SL5000这样的5兆瓦(5000KW)风力发电机,可以不消耗任何燃料,从空气中获取超过4亿人民币的电能,这相当于上海一天的用电总量。

  (三)要想坚不可摧,海上风机需要强大的“心脏”

  海上风机的核心为叶片、主机箱和塔架,其中主机箱堪称风机的“心脏”,海风产生的扭力,整机的重量都集中作用在这里,为了承受目前世界上最长的叶片所产生的巨大扭力,主机架必须坚不可摧。

  为了加工制造主机架的大型特厚钢板,需要用强力切割机,火焰温度高达3000多度,切割钢板就像切豆腐,计算机设计出来的任何形状都可精确地切割。

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  (运输中的SL5000风机主机箱)

  同时,切割过程中采用最高灵敏度的超声波测试仪,主机架的所有焊缝,都需要经过这一道程序,确保它能够支撑风力发电机面对自然界的各种恶劣环境。

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  (风机主机焊接焊缝超声波检测仪监视器界面)

  (四)质量检测用红宝石,精度是头发丝的1/20

  风机的轴承是另一个核心部件,因为既要受力又要运动,轴承很容易损坏,而如果在运行过程中需要更换轴承,风机获利的希望就会落空,SL5000的轴承便挑战了轴承制造的最高难度。

  全世界只有三家工厂能接受这种挑战,通过使用世界上最大的三维精密检测仪,所有检测头都采用了昂贵的红宝石,最终使两层楼高的轴承,精度达到头发丝的二十分之一。

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  (安装红宝石检测头的精密检测仪进行轴承检测)

  (五)应用材料黑科技,SL5000的叶片全世界最大最长

  SL5000风机的叶片是目前世界上投入商业运行的最大最长的叶片,其运行中要承受的力量也前所未有,而要实现最大的强度和最轻的质量,要在材料上采用黑科技。

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  (风机叶片成品,单片全长62米)

  经过不计其数地试验,科学家最终找到了理想的材料——环氧树脂,这种材料具有极好的化学和物理稳定性,但唯一的缺点是太脆弱,科学家便像给水泥加入钢筋一样在环氧树脂里面加入一些编织物,形成玻璃钢。

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  (左:环氧树脂 右:加入编织物的树脂)

  加入编织物后的树脂,厚度和重量只有原来的四分之一,强度却增加了十几倍。这就是叶片最好的材料。

  500万次震动,接受最强考验

  研发SL5000风机,各部位被贴上应力感应器,实验室里要模仿自然界最强的力量来考验叶片。

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  (风机叶片大载荷震动实验)

  四个月的时间,叶片在测试中震动了500万次,相当于在非常严酷的环境中度过了20年,检测结果叶片内部结构完好无损,之后第一片叶片才被生产出来。

  为了正面吹风,风机还能自己转头

  不同季节和天气,海上的风向会发生变化,SL5000风机具备自动对风功能。

  除了能自动转动,风机的三个叶片还有“变浆”的功能,根据风速的大小,能够调整叶片的角度,改变叶片的迎风面积,获得更高的发电效率。

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  (风机增速齿轮箱分布图)

  (六)那么大的风机,是怎么放到海面的?

  SL5000风机所在的东海,海底表层淤泥厚达20米,潮流流速高达3m/s,水文条件复杂。为给风机打造安全稳定的承台,上海勘探设计院牵头开发出了淤泥沉积型多桩承台的技术。

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  (SL5000风机安装现场)

  SL5000风机每个承台下有8根80米长的钢管桩直达海底,中国最大的海上双臂式起吊船“风范号”,与最大自行式履带吊车强强联合保障安装工作,其中的自行式履带吊车可以将800辆家用小轿车一次送上40层楼的高度。

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  (中国最大的海上双臂式起吊船参与安装)

  结语

  SL5000作为目前国内扫风面积最大且单机容量最大的风电机组,在未来几年内将成为中国海上风电主力机型。

  不过,由于中国海上风电机的成本依然不低,安装和运维技术成本高,总体建设成本是陆地风机组的两倍,能否把开发成本降低到市场可以承受的程度,是挡在海上风电未来发展之路上的一块大石头。

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