轉一圈發電34.2度世界最大風力發電機現在怎麼了?
風電發電機組比我們想像得要大很多,但很多人可能不知道,那些真正巨大的風力機組通常出現在海上,而不是陸地上。目前全球最大的已併網風電發電機組是GWH252-16MW,它在海上-坐落在中國福建平潭海域,由中國三峽集團和金風科技聯合打造,2023年7月份的時候成功併網。
這颱風電機的單機容量達到16兆瓦,而現在陸地上最大的風電機,單機容量只有10兆瓦左右。
之所以離岸風電機較大,其實最主要的原因是物流。隨著發電功率的增加,風電機會變得越來越巨大,導致陸地上難以將葉片等部件運送到指定地點。
由於海上運輸方便許多,所以有機會製造更大的風電機,但是海上風電機的安裝難度卻比陸地困難許多。
不過,正因為海上更難,更大的風電機,所以真正考驗風電技術的地方還是在海上。
在GWH252-16MW併網發電之前,全球最大的風電機組是丹麥的維斯塔斯V236-15.0 MW,它的單機容量是15兆瓦,而在咱們GWH252-16MW投入使用的時候,美國則剛開始投入研發13兆瓦的離岸風電計畫。
圖:離岸風電基礎設施-海底電纜的鋪設
可以說,GWH252-16MW的成功意味著中國在風力發電領域達到了絕對領先的地位,真正的遙遙領先。
不過,中國發展風電受到了許多質疑,在GWH252-16MW成功併網的時候,許多國外媒體也報道了此事,當時很多國外網友表示它將會殺死很多鳥類,它會對海洋生態造成影響,以及製造它需要多少化石燃料,還有網友表示先抵抗一場颱風再說。
那麼,有趣的問題是,這台全球最大的風力發電機投入使用9個月,到底有沒有出現這些問題呢?
最大風力機到底有多大?
對於GWH252-16MW而言,它的單支葉片長度就達到了123米, 整個風輪直徑達到252米,掃風面積達到5萬平方米,這相當於7個足球場的面積。
隨著材料的升級,GWH252-16MW的葉片全部採用碳纖維材料,單一葉片重量只有54噸,在它之前的風力機超過100公尺的葉片,基本重量會達到100噸前後。
另外,機殼的高度在152公尺前後,重量達到570噸,相當於10列復興號的重量。
值得一提的是,在這座發電機組技術製程上,咱們擁有100%的自主智慧財產權,而材料上也實現了96%的國產化。
當然,這樣一個大傢伙發電量自然也是比想像得多得多,它的葉片轉動一周就可以發電34.2度,這個電量差不多是一個普通家庭的一周的用電需求。
據估計,它全年可以發電6600萬度的樣子,這個電量足夠一個10萬人的小鎮的全部用電需求。
咱們國家是全球用電量最大的國家,占到全球總用電量的三分之一左右,但是我們現在的主要發電形式是火力——燒煤發電,這佔了所有裝置容量的60%以上。
隨著用電需求的增加,如果我們繼續高度依賴火電,那麼對環境的危害會越來越大。
而風電是可再生的清潔能源,我們自然需要大力發展它,發展風電沒有任何問題。
其實,我們現在風電領域技術全球領先的一個原因就是我們用電需求大,我們必須找到更乾淨的再生能源,不然就會很不可持續。
2023年7月份,中視《對話》欄位有一期就是講這個最大風電機組的,當時明陽智能的總裁張啟應也指出了這一點,對清潔能源的迫切需求是我們造出大風機的原因之一。
那麼,這台全球最大的風力機現在到底咋樣,它有沒有出現大家擔憂的問題呢?
最大風電機現在咋樣?
首先,它當然沒有被颱風摧毀,甚至在一次颱風天氣中都創下了風力發電機單日發電量的世界記錄。
在2007年的時候,咱們國家的風電技術還相對落後——主要依賴德國的技術,當時咱們就想製造抗颱風的風電機,但是德國並沒有這樣的技術,當時的德國專家表示,咱們國家在10年內不能造出抗颱風。
然而,這一年(2007年)全球第一台抗颱風發電機就被我們造了出來。
其實,現在風力發電機能夠抗颱風的原因很簡單,因為它不是一個簡單的發電設備,有人稱之為巨大的機器人。
每台現代風電機上面都有1000多個感測器,這些感測器會感知風向、風速、濕度,甚至是海面的波浪,機箱和葉片會根據風速、風向來做出調整。
當風速超過了風電機的運載能力時,它會調整到一個阻力最小的狀態(平時的話則是調整到阻力最大的狀態來讓風力帶動葉片轉),然後完全停止轉動,以此避免電機損毀。
在2023年9月1日,颱風「杜蘇芮」襲擊了福建沿海,而這颱風電機乘著颱風天,當日發電量打破世界紀錄,達到38.41萬度。
圖:風電機超負荷運轉損毀
GWH252-16MW的預設最大發電功率是16兆瓦,這意味著它24小時滿功率運行的話,發電量應該是38.4萬度,但是實際紀錄比這個值多發了100度電,我沒有查到為什麼會這樣,但之後沒多久的12月21日,這颱風電機單日發電量再次打破世界紀錄(非颱風天)——達到了38.72萬度。
估計風速沒有過分大的話,風電機並不會被鎖定運行,它會超負荷運行,從而發出更多的電。
最後,我們再來談談,風力機對生態是否真的影響很大吧。
其實,大家最關心的對鳥類的影響是非常小的,這是有數據支持的,每年被風電機葉片打死的鳥類只有不到被汽車撞死的千分之一。
很多人認為風力機葉片轉速很慢,覺得它不可能打到鳥類,這個想法是錯的。
風力機葉片的轉速慢就像我們覺得風電機本身並不大一樣,只是視錯覺,它在做圓週運動,而且葉片本身很長,越靠近葉尖的地方,意味著它的線速度就越快。
GWH252-16MW的葉片在滿功率運轉的時候,我們也不會覺得它轉動有多快,但是它的葉尖速度會超過350公里每小時。
當然,沒有鳥類的飛行速度比這個更快,所以只要鳥類進入一定範圍,它就無法逃脫,會被葉片高速打到。
但是,如你所見風電機是在非常空曠的地方運行的,它與鳥類相遇的可能性非常低,不僅如此,現在的風電機是有驅鳥設備的,它根本不會讓鳥類靠近。
另一方面,它對海洋生態的影響也非常小,甚至有研究指出,因為風電機在水下的部分形成了人工魚礁效應,給海洋生物提供了安全的棲息地,大大增加了該海域的生物多樣性。
總得來說,風電機可以得到清潔的可再生能源,而對生態的影響並不大,當然,製造風電機需要化石燃料,但是考慮到它會在未來運行幾十年,這些碳投入是值得的。
另外,16兆瓦遠不是中國風電的極限,18兆瓦,20兆瓦,22兆瓦早已提上日程,或已下線。