爱上风力发电？欧洲各国海上建超大型风力发电站

据国外媒体报道，2016年当工程师Lukasz Cejrowski看着当时世界上最大的风力涡轮发电机叶片安装到原型塔上时，他站在前面留下了一张自拍照。

“真是太神奇了，”他说，笑着回忆起那一刻，“有种幸福的感觉——‘是的，它很有用，它很安静。'”

图示：工程师Lukasz Cejrowski表示，建造世界上最大的涡轮发电机叶片感觉“震惊”

当时由丹麦公司LM风力发电公司制造的叶片长达88.4米(290英尺)，比空中客车A380的翼展还要大，几乎相当于两个奥运会规模游泳池的长度。这种巨大叶片的扫掠区域将覆盖整个罗马斗兽场。

但风力涡轮发电机行业正在迅速发展。

在短短几年内，这些叶片可能会被该公司的下一个项目超越——107米长的巨型叶片。

LM Wind Power隶属于全球工程公司通用电气(GE)，该公司在3月份宣布，有望在2020年前开发一台12MW(兆瓦)的巨型风力发电机组。

这种规模的单一涡轮发电机高260米，产生的电力足够为16,000个家庭供电。

图示：超大型风力涡轮发电机组的叶片大得惊人

世界上目前正在运行的最大风力发电机组的功率要比它低3分之一，总发电量仅为8MW。而包括西门子在内的多家公司正在研制10MW风力涡轮发电机。

对于风力发电机来说，其尺寸很重要。

这是因为更大的涡轮机能够捕获更多的风能。越是在高海拔地区，更大尺寸的涡轮发电机所获得的风能就更加稳定。

但设计和制造这种尺寸的叶片是关于工程学的重大壮举。

Cejrowski指出，理论上可以使用金属制造叶片，但这样的话整个风力发电机将过于昂贵和沉重。因此他们使用碳纤维和玻璃纤维的混合物材料制造叶片。

首先，他们为每个叶片分别制造玻璃纤维和聚酯外壳，然后在其中添加翼梁帽，这种特定长度的强化材料会放置在每段外壳的内部。

为此，Cejrowski领导的团队使用玻璃碳复合材料，在其中注入一种特殊的硬化树脂。

这些超大型叶片经过各种测试。叶片原型在风洞中被反复弯曲，拉伸，冲击，并且在“疲劳测试”期间，快速地来回弯曲数百万次以模拟使用寿命。他们还测试了雷击环境。

世界上最大的风力涡轮机通常安装在近海而不是陆地。这样就避免给人们造成不必要的麻烦，并且能够利用海上充沛的风能。

据相关报道，英国国内发电量的三分之一以上都是由风力发电实现。

图示：这种超大型叶片由复合材料制成，因此可以在强风中承受大幅弯曲。

海上风电的潜力促使一些人思考在距离陆地数英里的海域大规模建造未来风电场的计划。

美国研究人员最近表示，在北大西洋建造一个巨型风力发电场，可以利用大量尚未开发的风能。

另外，荷兰TenneT公司已经开发了一个可以建在北海浅水区Dogger Bank的大型风力发电场概念。

它将包括一个可以放置变电站的人工岛，并且拥有数百台风力涡轮发电机组，为包括英国，荷兰，德国，丹麦和瑞典在内的国家供电。

该公司表示，它的总容量可达30GW(千兆瓦)。

综合来看，整个英国的日均电力需求为36GW。

图示：海上风电场需要大规模的变电站，图中为将要设置在波罗的海的变电站

西门子风力发电部门前任总工程师Henrik Stiesdal现在在丹麦技术大学工作，他说建造超大型离岸风力发电站有很多好处。

“如果你和风力涡轮发电机的距离超过40公里(25英里)，地球的曲率意味着涡轮发电机将低于地平线，”他说。

Stiesdal表示，包括他自己的机构和牛津大学在内的多个组织正在努力使海上风机基础架构更便宜。

其中一个想法是开发在工厂能够大批量生产廉价的浮动平台。

但是如果基础平台的成本确实能够降下来，那么安装更多的小型风机而不是更少的大型风机可能更具有成本效益。

“只要基础设施的成本高企不下，对超大型风力涡轮发电机的追逐就会继续下去，”他解释说。

他认为，由于客观原因，单个风力涡轮机的规模不太可能超过12MW。

但是，建造包含许多小型涡轮发电机的海上风电场的突出问题是，需要在海上进行维修和维护的设备过多，而这种情况通常是不适宜的。

图示：空气动力学是高效风力发电的关键

行业协会Wind Europe的Joel Meggelaars表示，尤其是在欧洲，在不远的将来预计海上风电场将继续增加。

“通用电气的计划无疑是迄今为止我们听说过的最大的涡轮风力发电机，”在谈到计划中的12MW风机时表示。

Wind Europe称，2017年上半年欧洲风电供应量超过总电量的11%。

Meggelaars预计，随着风力发电机组安装数量的增加，这一比例将会继续增长。

“2019年我们预计将会看到海上风电场的安装纪录再次被打破，约为4GW。目前大部分海上风电场都在英国和德国。”

他补充说，像Dogger Bank这种未来项目主要障碍是政府之间必须相互合作。这样的风电场可能需要数十年才能开始建造。

与此同时，越来越多大型风力涡轮发电机的出现会带来风力发电成本的下降，Meggelaars表示。

“更大风力涡轮发电机的出现绝对是个好消息”他解释说，“这将使可再生能源更便宜。”