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  • 美研发出新式可折叠模块化巨大叶片的风电机组

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    美国国家可再生能源实验室和桑迪亚国家实验室的研究团队(sandia national laboratories)于近日研发出一种的被称为“分段超轻变形风轮”(Segmented Ultralight Morphing Rotor,SUMR)的可折叠,模块化风电机组叶轮,超级巨大的叶片超过200米长,应用这种设计的风电机组能够被用于恶劣天气条件下设备能够实现自我保护功能,也可以应用于海上的大型发电风机轮组。这种叶片按照下风向进行安装,而应用这种设计的叶片能够在实现最大叶片长度的同时实现轻量化,分段的设计能够在现场即可进行安装。当折叠式叶片达到最大长度时,在海面的强大风力吹动下可以发出高达50兆瓦(MW)的功率峰值。如果采用传统配置方案,这样的长叶片将会出乎意料的沉重,安装时机也会因为恶劣的天气条件而拖延。但在全新的分段结构设计下,超长叶片也可以达到超轻的结构质量且设计制作成本也将会有所降低。安装了分段超轻变形风轮的风电机组可以减少安装使用数量,以此大大降低安装和维护成本。这个设计项目得到了美国能源高级研究计划局、美国能源部的全力资助。


    目前最新的美国风力发电机所产生的电力在一到两兆瓦的范围内,叶片长约50米,最大的也不过80米,而此次最新研制的“分段超轻变形风轮”风电机组的叶片长达200米,且是安装在下风向,而不是像配置有转子的传统风电机组叶片安装在上风向,新式叶片在危险的天气条件下可以折叠起来,特别是在遭受强风时能够顺风变形弯曲,在飓风中能够自动全部收起,将影响因素降至最低。同时应用这种设计的叶片使用了当前最优质的材料与先进技术,能够在实现最大叶片长度的同时实现轻量化,拥有应对恶劣天气的适应性设计。而传统的风电机组采用超长叶片设计的话根本无法承受来自海面上巨大风力的强度而面临被摧毁危险。

    每年在全球各地都会发生严重的强降雨风暴、飓风风险,在美国海面上,恶劣天气更是常常伴有巨大的狂风巨浪。新研制成功的分段超轻变形风轮风电机组的叶片能够及时减少和躲避风力的摧残,使新设备面对超过每小时322公里的极大风速袭击时能够纹丝不动,巍然屹立,而一旦风速减慢,叶片就会正常伸展,最大限度地保护设备、节约能源、提高工作效率。现在,科研团队已经获得了来自美国能源局先进研究计划署(ARPA-E)的356万美元资助,正将努力推动新设计的商业化应用。


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