在中国南部的沿海省份广东,新的轮廓主宰着海洋地平线:数百台风力涡轮机矗立在南海,作为国家去碳化战略的一部分。
一些塔楼高达30层,该地区已集中了全球近15%的海上涡轮机。在未来五年内,当地政府计划将这一舰队翻倍。
面对风暴的能源:台风的挑战
这些设施位于全球最易受台风影响的地区之一,每年5月至11月,热带气旋袭击东亚,风速超过240公里/小时,如同9月的台风Ragasa。
“关键在于涡轮机不仅要抵御台风,还要利用其前期的阵风”,杨江海上风能实验室主任朱荣华解释道。
规范、认证和结构抗性
中国制定了“台风型”涡轮机标准,能够承受198公里/小时的持续风速10分钟。在国际上,国际电工委员会(IEC)建议“台风级”涡轮机指南,能够抵御205公里/小时的持续风速和高达290公里/小时的阵风。
尽管这些标准不是强制性的,许多涡轮机在极端条件下展示了实际的抗性,即使没有正式认证。

OceanX:双涡轮和超强混凝土的浮动平台
最引人注目的创新之一是由明阳智能能源开发的OceanX模型。该浮动平台支撑着两个相反方向旋转的涡轮机,这使得能源转换增加了4.29%。
- 灵活的锚固:基础固定在海底的一个点上,允许随风对齐
- 超高性能混凝土:比传统混凝土强四倍,能承受115 MPa的压力
根据首席设计师王超的说法,OceanX在台风Ragasa期间抵御了高达152公里/小时的风速。
金风科技:先进的监测和强化材料
公司金风科技使47台涡轮机在161公里/小时的风速下持续六小时,在九小时内产生了2.1 GWh的电力,足以为800个英国家庭提供一年的电力。
关键在于使用碳纤维、早期预警系统和实时监测,这使得在风速突变时进行动态调整成为可能。
持续的风险和学到的教训
并非所有涡轮机都能抵御。在文昌(海南),台风Yagi摧毁了七台新安装的涡轮机,这些涡轮机尚未连接到电网,因此无法进行主动保护。
根据中国财产和意外再保险公司的估计,经济损失可能达到6600万美元。
未来的适应:柔性叶片和下风设计
研究人员如露西·帕奥(科罗拉多大学)建议将叶片放置在电机后面,灵感来自于柔性棕榈树,可以用更经济的材料制造,并在不倒塌的情况下抵御阵风。
根据最近的研究,从1980年到2020年,靠近海岸迅速增强的台风数量增加了三倍。这迫使我们用可互换的组件和区域特定的策略重新设计涡轮机,特别是在电网较弱的岛屿上。
中国引领海上风能的韧性
随着未来十年170 GW的新海上风能容量的计划,其中60%位于台风区,中国在抵御极端现象的涡轮机方面成为全球的标杆。其经验可能对面临类似挑战的东南亚其他地区至关重要。
“热带气旋是一种威胁,但也是创新的机会”,夏丽·郭·拉尔森,丹麦技术大学教授总结道。



