今年第7號臺風(fēng)“海高斯”在珠海沿海地區(qū)登陸,登陸時中心附近最大風(fēng)力12級(35米/秒),中心最低氣壓970百帕。中央氣象臺發(fā)布臺風(fēng)橙色預(yù)警,珠江三角洲市縣、茂名、陽江、云浮有暴雨到大暴雨,局部特大暴雨。受臺風(fēng)影響,廣東多地停工停課,廣州南站深湛鐵路方向列車全部停運,廣深珠湛等地八十余航班被取消。
臺風(fēng)天氣對于人們的日常生活帶來不便,但在造成破壞的同時,臺風(fēng)也可以起到調(diào)節(jié)炎熱天氣的作用。從根本上講,臺風(fēng)是一個巨大的能量體,臺風(fēng)的快速移動,會消耗大量的能量,隨著臺風(fēng)登陸,無法從陸地補給損失的能量,最終走向消亡。
臺風(fēng)擁有的巨大能量比原子彈爆炸要大得多,一個成熟的臺風(fēng),一天可降200億噸水,水凝結(jié)所釋放的熱量相當于50萬顆1945年投放廣島原子彈的能量。
臺風(fēng)能否用于發(fā)電?
美國大西洋海洋和氣象實驗室(AOML)的研究表明:一場成熟臺風(fēng)所產(chǎn)生的動能“相當于全球發(fā)電量的一半?!憋L(fēng)電就作為新能源的先行軍,已經(jīng)在內(nèi)陸及沿海區(qū)域快速落地生根,呈現(xiàn)出星火燎原的強勁態(tài)勢。那么,以目前風(fēng)電的技術(shù)情況,能否合理利用臺風(fēng)用于發(fā)電呢?
單純從能量的角度看,風(fēng)速越大,自然越有利于發(fā)電。但用于發(fā)電的風(fēng)輪并不需要過大的動力,風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩只要能夠平衡后端發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩,并使風(fēng)輪保持在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)就可以了。
反而,當風(fēng)速逐漸增大到威脅機組安全性時,發(fā)電已成為一個次要的目的,此時空氣的快速流動導(dǎo)致機組承受著巨大的壓力(風(fēng)載荷),一旦處理不當,出現(xiàn)上述“飛車”狀況,則會釀成葉片折斷、整機傾覆等災(zāi)難性事故。
而在臺風(fēng)登陸期間,最危險的因素并不僅僅是強勁的風(fēng)力,還有混亂多變的風(fēng)向,而后者對風(fēng)電機組的威脅更大。當風(fēng)力機覺察到極端風(fēng)況即將來臨時,除了迅速剎車制動,鎖定風(fēng)輪主軸之外,還要根據(jù)風(fēng)向調(diào)轉(zhuǎn)機頭,將自身沿來流方向的投影面積降至最小,盡量減小受風(fēng)面積。
雖然在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下,在我國沿海地區(qū)登陸的臺風(fēng)整體沿逆時針方向旋轉(zhuǎn),但在臺風(fēng)壁外圍,其內(nèi)部的流動卻極其紊亂,風(fēng)向復(fù)雜多變,這對機組的控制策略提出了更為嚴格的要求。此外,臺風(fēng)登陸過程往往伴隨著短時強降雨,同時產(chǎn)生的閃電和雷暴也會對風(fēng)力機的可靠性造成極大的威脅。
什么樣的臺風(fēng)才能“變風(fēng)為寶”?
一般風(fēng)力在10級以下的臺風(fēng)到來時,可以為風(fēng)電場帶來良好的發(fā)電效益。
根據(jù)大型風(fēng)機的性能指標以及我國現(xiàn)行的臺風(fēng)預(yù)報規(guī)定,一般可將登陸我國的臺風(fēng)劃分為效益型、防御型和破壞型3類:
效益型:受臺風(fēng)外圍影響,最大風(fēng)力在10級以下;
防御型:受臺風(fēng)外圍影響,最大風(fēng)力在10~11級;
破壞型:受臺風(fēng)外圍影響,最大風(fēng)力在12級以上。
本次登陸的“海高斯” 登陸時中心附近最大風(fēng)力12級(35米/秒),中心最低氣壓970百帕,是“破壞型”臺風(fēng),此時應(yīng)謹防發(fā)電風(fēng)機在狂風(fēng)情況下受損。
臺風(fēng)天氣謹防風(fēng)機受損
臺風(fēng)是強烈的熱帶氣旋,臺風(fēng)蘊涵的巨大能量將對風(fēng)機設(shè)備結(jié)構(gòu)施加靜載荷和動載荷疊加效應(yīng),形成周期性激蕩,若周期恰與風(fēng)電機組固有振動周期相近時(或整數(shù)倍時),使葉片出現(xiàn)裂紋、撕裂、折斷,偏航和變漿系統(tǒng)受損,甚至倒塔,最終導(dǎo)致機組損壞。在風(fēng)電行業(yè),面對頻頻襲擾的臺風(fēng),如何降低災(zāi)害造成的損失,成為必須解決的首要問題。
為了降低成本,提高發(fā)電效率和風(fēng)機塔筒的使用壽命,需要定期對風(fēng)機塔筒進行檢測,工程量包含風(fēng)葉的維護、塔筒的防腐、塔筒風(fēng)機的維修與保養(yǎng)等。
對于風(fēng)電企業(yè)來說“沒有遠慮,必有近憂”,要想預(yù)防臺風(fēng),還得從風(fēng)電設(shè)備、裝備抗擊能力和前期選址的選擇上出發(fā),防患于未然。