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安得千扇转 海上揽神风 ——上海科研人员攻克海上风力发电关键技术难关纪实

[来源:上海科技] [日期:2010-01-09]

  这并非梦想!在明年的此时,东海大桥旁将建成亚洲最大规模的海上风力发电场,34台风机将高高矗立,风扇飞转,蔚为壮观。这项总投入为30亿元的项目,预计发电量可达2.6亿度,可供上海20多万户居民使用1年。日前,首台3兆瓦风机整体安装取得成功(见图)。海上风能将第一次以成熟产业化项目而并非仅仅是科普风景线的面貌走进上海普通百姓的生活中。

  该项目部分关键技术的突破离不开上海电力学院、上海东海风力发电有限公司的风力发电联合科研团队的努力,他们仅仅用了4年时间把“神风”能量的操控技术握在了中国人自己的手上。

  寻找最适合“采电”的海域

  中国海上风能资源储量远大于陆地风能,10米高度可利用的风能资源超过7亿千瓦。什么样的海域最适宜人类采集风能呢?2005年,当上海市发改委提出风力发电的规划时,海上风能发电的选址研究在国内还是一片空白。

  当时,上海东海风力发电有限公司母公司上海绿色环保能源有限公司的科技人员,就把目光对准了上海172公里的海岸线。他们一边看文献一边自己摸索做,最终得出结论:水深在5-15米,距海岸线10公里左右的近海区域内的风能最便于收集,建造海上变电站的成本也最低。此次选定的东海风电厂是上海近海地区风况最好,风资源最为丰富的区域,一年的平均风速达到了8.4米/秒。2007年10月,上海东海风力发电有限公司对于海上风力发电的选址顺利通过了国家气象局和国家渔政部门的认证。

  让神风安全“吹进”电网

  靠风力转动扇叶片产生的能量如何才能为人类所广泛利用呢?答案只有一个,就是把它产生的能量转化为电能,再送入我们目前的电网。但是电网的复杂程度不是普通人能够想象的,一个理想的电力系统是以单一恒定频率与规定幅值的电压供电的。一旦一台机组发生事故,那么就会使电压出现急剧变动,破坏所有电网的同步运转。除了确保风速变化时能产生合格的电能,如何在维持大规模风电并网的同时保持电网的稳定也是一个瓶颈。

  在上海市教委和市科委的支持下,上海电力学院开始建立风力发电实验室,重点在“风力发电并网运行分析研究”领域攻关,帮助上海东海风力发电有限公司实现产业化。在研究过程中,他们不分寒暑,到现场测量,并把有关数据带到实验室进行模拟运转。符杨教授领衔的上海重点攻关项目“海上风电场风机、变电场电气关键技术研究”已取得关键性成果;李东东副教授负责的国家自然科学基金项目“风力发电并网系统暂态电压稳定非线性控制策略研究”也取得了重大进展……一整套中国自主研发的风能并网技术走向成熟。产业化终于提上了议事日程。

  远距离维护并非梦想

  由于海上风力发电的电能采集区离陆地较远,技术人员去一次现场检修的成本非常高。最理想、经济的方法就是在陆地上远距离监控和维护设备。

  目前,符杨教授领衔的上海重点攻关项目“大规模太阳能与风力发电系统监控及优化技术研究”已经在理论研究上获得了重大突破,并在模拟实验中获得成功。上海市重大攻关项目“东海大桥10万千瓦海上风电场接入系统与运行维护关键技术研究”也正在进行中。他们已经在海上风力发电综合控制技术的研究上赢得了先机。

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