Как повысить эффективность выработки электроэнергии ветряными турбинами?

1. Эволюция лопастей: более прочное удержание энергии ветра

Лопасти — это «ладонь» ветряных турбин, и их способность улавливать энергию ветра полностью зависит от их конструктивных возможностей.

Традиционные лопасти подобны «картону» фиксированной формы, который легко может быть смят из-за переменчивого ветра. Интеллектуальные лопасти уже давно модернизированы:

Больше внимания форме: используйте аэродинамическое моделирование для проектирования «закрученного и скрученного» контура, подобного крыльям птиц, который может сохранять оптимальный угол силы независимо от того, легкий это бриз или сильный ветер;

Лёгкие материалы: углеродное волокно и стекловолокно заменяют тяжёлые металлы, а лопасти одновременно лёгкие и прочные. Они не только экономят энергию при вращении, но и могут быть длиннее — каждые 10% увеличения длины лопасти увеличивают площадь омывания на 21%, что приводит к увеличению выработки энергии.

Более гибкое управление: в сочетании с интеллектуальной системой наклона лопасти «открываются под большим углом», чтобы улавливать больше ветра, когда скорость ветра низкая, и «закрываются под меньшим углом», когда скорость ветра высокая, чтобы обеспечить безопасность и избежать напрасной траты энергии ветра.

Например, морская ветровая турбина Goldwind Technology мощностью 15 МВт с оптимизированными лопастями длиной 78,5 метров имеет на 15% большую эффективность использования энергии ветра по сравнению с традиционными моделями и может вырабатывать на миллионы киловатт-часов больше электроэнергии в год!

2. Модернизация основных компонентов: снижение «утечки» энергии.

После попадания на лопасти энергия ветра должна быть преобразована в электрическую энергию посредством передачи, выработки и преобразования, при этом на каждом этапе могут возникать потери энергии, как в случае протекающей водопроводной трубы.

Система трансмиссии: Традиционные редукторы имеют потери в передаче 5–8%. В настоящее время популярная конструкция с прямым приводом исключает редуктор и позволяет лопастям приводить вращение генератора в движение, что снижает потери до 1–2% и минимизирует риск отказа.

Генератор: заменить старый асинхронный генератор на синхронный генератор с постоянными магнитами, который не требует дополнительного потребления электроэнергии для создания магнитного поля, а эффективность преобразования увеличивается примерно с 90% до 96%-98%;

Инвертор: подобно «регулятору» электроэнергии, усовершенствованный трехуровневый инвертор способен достичь эффективности преобразования 99%, сократить потери энергии и сделать электросеть более стабильной.

«Незначительные усовершенствования» этих компонентов в сочетании могут повысить общую эффективность машины более чем на 10%, а долгосрочные преимущества весьма существенны!

3. Улучшенная эксплуатация и техническое обслуживание: обеспечение «работоспособности и полной загрузки» агрегата.

Ветряные турбины подвергаются воздействию ветра и солнца круглый год, а накопление пыли на лопастях и износ компонентов постепенно снижают эффективность, точно так же, как автомобили, которые не обслуживаются, становятся все более экономичными.

Современная интеллектуальная эксплуатация и техническое обслуживание давно попрощались с «обслуживанием на основе опыта»:

Ежедневная уборка: Регулярная очистка лопастей от пыли и птичьего помета с помощью высоконапорных роботов может восстановить эффективность использования энергии ветра на 3–5 %;

Прогностическое обслуживание: мониторинг температуры редуктора, вибрации подшипников и других данных в режиме реального времени с помощью датчиков с использованием алгоритмов искусственного интеллекта для прогнозирования неисправностей, заблаговременного ремонта и предотвращения проблем в работе агрегата или его внезапного отключения. Следует отметить, что простой агрегата на один день может привести к потере десятков тысяч кВт·ч электроэнергии;

Реконструкция старых агрегатов: Для «старых агрегатов», которые эксплуатируются много лет, замена новых лопаток и модернизация систем управления могут повысить эффективность на 10–20 %, что более рентабельно, чем строительство новых агрегатов.

Ветряная электростанция напрямую увеличила годовую эффективность выработки электроэнергии своими установками на 7% за счет «ежеквартальной очистки + обслуживания с использованием ИИ-оповещений», заработав миллионы юаней всего за один год!

4. Технология «Трансграничная интеграция»: исследование новых границ эффективности

Помимо оптимизации отдельных агрегатов, отрасль также изучает более передовые способы повышения общей эффективности ветряных электростанций.

Совместное управление на уровне ветряной электростанции: теперь агрегатам больше не разрешается «бороться самостоятельно», а благодаря единому системному планированию, регулировке угла и скорости каждого агрегата, избеганию помех от следа предыдущего агрегата общая выработка электроэнергии может быть увеличена на 9%;

Плавучая морская ветроэлектростанция: собрать турбину на плавучей платформе и разместить ее в открытом море на глубине более 50 метров — где скорость ветра выше и стабильнее, а годовое количество часов выработки электроэнергии на 1000 часов больше, чем на суше;

Интегрированное хранение солнечной энергии и энергии ветра: в сочетании с фотоэлектрическими системами и аккумуляторными батареями энергия ветра накапливается при её избытке и высвобождается при её дефиците. Она также может дополнять фотоэлектрическую энергию, предотвращая потери, вызванные сокращением ветроэнергетики, и повышая общую эффективность её использования на 8%.

Вывод: эффективная ветроэнергетика способствует зеленому будущему

От «малой конструкции» лопастей до «большой синергии» системы — каждое повышение эффективности ветряных турбин является важным шагом на пути к «доступной и стабильной» чистой энергии.

С развитием новых материалов и искусственного интеллекта, непрерывная интеграция технологий накопления энергии сделает будущие ветряные турбины умнее и эффективнее, позволяя преобразовывать каждый порыв ветра в чистую электроэнергию, освещающую нашу жизнь. Какие ещё «чёрные» технологии в области ветроэнергетики вам интересно узнать? Добро пожаловать! Оставьте комментарий и обсудите его в разделе комментариев!

#Технологии ветроэнергетики # Чистая энергия # Углеродная нейтральность # Повышение эффективности