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海上风电场在水下帮助下全速前进

时间:2023-01-31 17:06:31 来源:
导读 在葡萄牙海岸外,一组水下机器人正在扫描风电场的涡轮机底部并寻找损坏迹象,而空中无人机则检查叶片。该活动是降低检查成本、使风力涡轮机

在葡萄牙海岸外,一组水下机器人正在扫描风电场的涡轮机底部并寻找损坏迹象,而空中无人机则检查叶片。该活动是降低检查成本、使风力涡轮机运行更长时间并最终降低电价的项目的一部分。

到2020年,风力发电占欧盟可再生能源发电量的三分之一以上,预计海上风能将在未来几年做出越来越大的贡献。丹麦于1991年成为世界上第一个海上风电场的所在地,欧洲在该领域处于全球领先地位。

尽管如此,在海洋中运行风力发电场仍然很昂贵,并且增加了这种清洁能源的总成本。此外,该行业的亚洲公司正在取得进展,增加了欧洲行业保持竞争优势的需要。

降低成本

“高达30%的运营成本与检查和维护有关,”葡萄牙INESCTEC研究协会的JoãoMarques说。

其中大部分来自派遣维修人员乘船出海检查和维修海上风电基础设施。

ATLANTIS项目正在探索机器人如何在这方面提供帮助。最终目标是降低风能成本。

水下机器、在水面上行驶的车辆和空中无人机只是正在测试的机器人中的一部分。他们结合使用视觉和非视觉成像等技术和声纳来检查基础设施。例如,红外成像可以识别涡轮叶片中的裂纹。

该项目进行的研究表明,基于机器人的技术可以将维护船在风电场的工作时间增加约35%。

更高的安全性

费用不是唯一的考虑因素。

“我们也有一些安全问题,”身为亚特兰蒂斯项目高级研究员的马克斯说。

让人们从船上转移到涡轮机平台,潜入海浪下检查锚点和缩放涡轮塔是危险的。

只有当波浪高度小于1.5米时,人们才可以安全地从船上转移到涡轮平台上。相比之下,机器人检查和维护系统可以在海浪高达2米的海中从船上部署。

此外,更简单、更安全的维护将增加风电场全面运行的时间。冬季往往无法进行海上检查和维护,必须等待春季或夏季更好的天气。

“如果风电场或某个特定涡轮机在一个月内出现问题而您无法访问它,则需要停止它,直到有人可以访问它,”马克斯说。

能够在更高的海浪中工作意味着可以更快地解决风电场关闭的原因。

首创

该项目的试验场以大西洋上一个真正的海上风电场为基础,距离葡萄牙北部城市维亚纳堡20公里。这在欧洲尚属首例。

“我们需要一个地方来实际测试这些东西——一个人们可以真正开发他们自己的机器人的地方,”马克斯说。

除了自己的机器人技术外,ATLANTIS还旨在帮助其他研究团队和公司开发自己的此类系统。

活跃于这一尖端领域的欧洲研究人员和企业应该能够从今年年初开始预订时间使用这些设施。

损害预防

另一种降低维护成本的方法是首先减少损坏和维修需求。最近结束的FarmConners项目试图通过广泛使用一种称为风电场控制或WFC的技术来做到这一点。

当被风击中时,涡轮机从气流中提取能量。结果,涡轮机后面的流动能量减少,这种现象称为阴影。由于叶片和塔架上能量负载的这种不均匀分布,一些涡轮机比其他涡轮机受损更严重。

据丹麦技术大学的项目协调员TuhfeGöçmen称,WFC旨在平衡整个农场的风能分布。

有几种方法可以减轻阴影的影响。一种是涡轮机未对准。涡轮机不是直接面对风,而是可以稍微转动,这样阴影效果就会远离后面的涡轮机。

涡轮机的三个叶片的螺距和转速也可以改变。虽然这减少了涡轮机产生的能量,但它留下了更多的能量供后面的涡轮机收集。

网格友好

除了减少磨损和维护成本外,WFC还可以提高风电场的生产力,并帮助它们以更易于电网处理的方式发电。

包括风力发电在内的可再生能源通常在高峰和低谷中生产。有时,峰值或功率激增会使电网过载。

根据Göçmen的说法,通过涡轮机协同工作,可以平衡发电量,从而为电网提供更加一致和稳定的输入。

“如果我们共同控制涡轮机,效率会更高,”他说。

研究表明,这种风电场控制可以将欧盟所有风电场的电力输出提高1%。

同样在丹麦技术大学担任FarmConners联合协调员的GregorGiebel表示,这相当于一个400兆瓦风电场产量的两倍,建造成本约为12亿欧元。

该技术实施起来也很简单,因为大多数风力涡轮机都可以进行控制和调整,以按照WFC所需的方式运行。风电场只需更新其控制软件即可。

Göçmen表示,WFC技术引起了广泛的商业兴趣,使其成为欧洲扩大风能使用的一种有前途的方式,

他说,这是“低成本和潜在的高收益”。

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