这种脑洞大开的风轮，获欧盟大笔资金支持

学术 2024-11-07 16:00 广东

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维斯塔斯的斜拉索风轮设计，以及西门子歌美飒所主导的欧洲“新一代”海上风电机组制造计划，从一大堆申请企业与技术当中脱颖而出，成为一系列风电创新项目中的一部分，从而获得欧盟的资助。

据相关信息，这两项技术是欧盟创新基金投资支持的85个项目之一。欧盟创新基金将总共为这些项目投资48亿欧元。这些资金是从欧盟排放交易计划中所筹集的，专门支持清洁技术创新。

维斯塔斯的斜拉索风轮技术，最显著的特点是使用斜拉设计的叶轮，建造和验证风电机组。多年来，这家丹麦风电整机商一直在研究此类设计，包括曾对V136型号的风机进行样机测试，以分散和减少重力载荷。

就在今年6月，维斯塔斯推出V136-4.2MW斜拉索风轮风机，并已经完成样机安装工作。斜拉索风轮技术是一种新型风电整机解决方案，能大幅降低机组载荷、实现风轮模块化和行业可扩展性。

维斯塔斯V136-4.2斜拉索风轮风机的额定功率为4.2MW。切入风速为3m/s，切出风速为32m/s，大于目前大多数的机组（25m/s）。风轮直径136m，扫风面积为15527m²，3叶片设计。该机组最高转速为10.8转/分钟，配备2级行星和斜齿轮级齿轮箱。

有专业人士表示，风机叶轮上斜拉索的主要作用，是增强叶片可承受的载荷。这就是为什么，目前大多数风机的切出风速为25m/s，而该机型可达32m/s。该机型作为一款样机，主要测试其斜拉索能够对叶片起到的积极作用，对原基础机型可能并未结合斜拉索结构进行大整体优化。

如果这项技术能够得以大范围应用，很可能会衍生出两个应用方向，一个方向是增效，另一个方向是降本：

一是通过斜拉索结构增强原机型的高风速发电能力。也就是说，可以在已有机型上，通过安装斜拉索装置，使叶片承受更高风速与极限载荷，从而令整机在不大幅增加成本的前提下，安装于高风速地区，进而大幅提高风机的高风速发电性能。

二是通过斜拉索结构与整机进行优化设计，降低风机成本。这是指，将斜拉索装置引入到一款新机型的设计阶段，与整机一同进行载荷计算。在整机载荷保持基本不变的情况下，使斜拉索能够作为机组的一个零部件发挥作用，从而大幅减少叶片乃至整机的成本。

上述专家对维斯塔斯的Castro新型叶轮设计进一步分析，三支叶片间有拉索相连，而每条拉索中间都有另一条拉索与轮毂相连。在理论上，风速越大叶片就会越向机舱侧弯曲，从而提升机组的发电能力。如果增加的斜拉索装置过于刚性，势必会影响到叶片变桨以及叶片弯曲幅度，从而降低整机发电性能。

因此，与轮毂和叶片间拉索相连的那三条短拉索的设计就极为重要。要么可以通过使用具有一定延展性的拉索，解决上述问题；要么可以在轮毂中安装拉索卷曲装置，在一定风速下释放拉索长度，解决上述问题。维斯塔斯斜拉索风轮风机的轮毂前段很长，三根拉锁从中伸出，不排除安装有拉索卷曲装置。

另有粉丝提出，此类设计似乎影响机组变桨，需要通过特殊装置加以解决。

在笔者看来，斜拉索风轮设计，对于热衷追求突破成本、发电量与可靠性这一“不可能三角”的中国整机商，意义颇为重大。一旦确认其性能达到可期的水平，这项技术必然会被快速推向市场。如今欧盟已经开始给维斯塔斯真金白银的资助，我国科研机构与整机企业，是否也应加快对此类技术的研发脚步？

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