單機50MW的海上風力發(fā)電機已經在路上。

據美國Greentech Media報道，一組用于50MW風力發(fā)電機的渦輪葉片將于今年夏天開始實物測試。測試數據將被用于50MW風機的設計工作。一旦設計完成，新型風機的單機裝機容量，將相當于六臺現有容量最大的風力發(fā)電機組，也與目前一些普通陸上風電場的裝機相當。

目前，世界上最大的風機單機容量為8.8MW，于今年4月在蘇格蘭阿伯丁海岸安裝運營。

即將投入測試的風機渦輪葉片也被稱為分段式超輕型異性轉子(Segmented Ultralight Morphing Rotor ，下稱SUMR)，該葉片可在強風中改變方向，變得與風向平齊。

“我們正在努力讓葉片與載荷路徑平齊，這樣可減輕葉片的結構重量，同時降低損耗。”弗吉尼亞大學機械與航空工程系主任Eric Loth在接受采訪時表示。這種“隨波逐流”的葉片設計靈感來自于棕櫚樹，棕櫚葉可以在強風中彎曲并隨風搖擺，以此來抵抗颶風。

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研究人員表示，異型葉片將極大地拓展海上風力發(fā)電場的選址范圍，未來，在南大西洋甚至墨西哥灣地區(qū)也可使用風電。這些地區(qū)在風暴來臨時的最高風速可達到200英里/小時。

SUMR葉片的研究始于2015年，美國可再生能源實驗室(NRLE)、伊利諾伊大學和科羅拉多大學等多家研究機構和高等院校參與其中。研究人員定期與行業(yè)咨詢委員會中來自風機制造商的專家們進行商議，西門子歌美颯(SGRE)、維斯塔斯、GE的專家都曾參與其中。

“比起進一步提高風機效率，我們更想開發(fā)出一種制造和維護成本都更低的風機。”Loth表示。他同時提到，希望到2025年，這種50MW風機可以將海上風電的平均發(fā)電成本拉低50%。

據彭博新能源財經2017年的預測，海上風電裝機量每翻一番，度電成本的降幅約為20%，到2020年，海上風電度電成本將接近于陸上風電的度電成本。

另據丹麥風能研究和咨詢機構MAKE發(fā)布的 《全球海上風電市場報告》，截至2017年底，全球累計海上風電裝機容量已經達到17.5GW。預計2017-2026年間，全球海上風電產業(yè)將穩(wěn)健發(fā)展，復合平均增長率將達到16％。

Loth認為，對于10MW的風機來說，使用傳統(tǒng)風機葉片產生的制造、安裝和維護成本將非常昂貴。以GE正在進行測試的12MW風機為例，其葉片長度達107米。“把長度超過100米且無法折疊的葉片從工廠運到安裝現場并不容易。”他說。

用于50MW風機的SUMR葉片長度或將超過200米，與兩個足球場的長度相當。但對于SUMR來說并不存在運輸問題，因為每個葉片都將被制造成5-7段，由耳軸鉸鏈連接。Loth表示，“靠近渦輪輪轂的耳軸鉸鏈可以讓葉片在颶風中實現折疊。”

“研究的重點之一是如何減輕渦輪葉片的重量。”得克薩斯大學機械工程系副教授Todd Griffith表示，傳統(tǒng)的風機葉片主要由玻璃纖維和碳纖維構成，制造商可以通過提高碳纖維的比例來增強葉片韌度，但這帶來成本的增加。“我們正在研究如何降低碳纖維的成本。” Griffith在接受采訪時說。

這項關于風機葉片材料的研究，得到了美國能源局的支持。

葉片的測試工作將于今年夏天在美國科羅拉多州的NRLE國家風能技術研究中心進行。為提高測試效率，研究團隊計劃將SUMR葉片的設計理念應用于一臺13.2MW，葉片長度為105米的機型。測試者將按1:5的比例制造一個雙葉片轉子和兩個21米長的葉片。

測試產生的性能數據將反饋給研發(fā)團隊，用于完善50MW風機的設計工作。該型風機的設計工作預計將于2019年春天完成。到2021年，50MW風機或將完成實物生產。