單機50MW的海上風力發電機已經在路上。

據美國Greentech Media報道，一組用于50MW風力發電機的渦輪葉片将于今年夏天開始實物測試。測試數據将被用于50MW風機的設計工作。一旦設計完成，新型風機的單機裝機容量，将相當于六台現有容量最大的風力發電機組，也與目前一些普通陸上風電場的裝機相當。

目前，世界上最大的風機單機容量為8.8MW，于今年4月在蘇格蘭阿伯丁海岸安裝運營。

即将投入測試的風機渦輪葉片也被稱為分段式超輕型異性轉子（Segmented Ultralight Morphing Rotor ，下稱SUMR），該葉片可在強風中改變方向，變得與風向平齊。

“我們正在努力讓葉片與載荷路徑平齊，這樣可減輕葉片的結構重量，同時降低損耗。”弗吉尼亞大學機械與航空工程系主任Eric Loth在接受采訪時表示。這種“随波逐流”的葉片設計靈感來自于棕榈樹，棕榈葉可以在強風中彎曲并随風搖擺，以此來抵抗飓風。

研究人員表示，異型葉片将極大地拓展海上風力發電場的選址範圍，未來，在南大西洋甚至墨西哥灣地區也可使用風電。這些地區在風暴來臨時的最高風速可達到200英裡/小時。

SUMR葉片的研究始于2015年，美國可再生能源實驗室（NRLE）、伊利諾伊大學和科羅拉多大學等多家研究機構和高等院校參與其中。研究人員定期與行業咨詢委員會中來自風機制造商的專家們進行商議，西門子歌美飒（SGRE）、維斯塔斯、GE的專家都曾參與其中。

“比起進一步提高風機效率，我們更想開發出一種制造和維護成本都更低的風機。”Loth表示。他同時提到，希望到2025年，這種50MW風機可以将海上風電的平均發電成本拉低50%。

據彭博新能源财經2017年的預測，海上風電裝機量每翻一番，度電成本的降幅約為20%，到2020年，海上風電度電成本将接近于陸上風電的度電成本。

另據丹麥風能研究和咨詢機構MAKE發布的 《全球海上風電市場報告》，截至2017年底，全球累計海上風電裝機容量已經達到17.5GW。預計2017-2026年間，全球海上風電産業将穩健發展，複合平均增長率将達到16％。

Loth認為，對于10MW的風機來說，使用傳統風機葉片産生的制造、安裝和維護成本将非常昂貴。以GE正在進行測試的12MW風機為例，其葉片長度達107米。“把長度超過100米且無法折疊的葉片從工廠運到安裝現場并不容易。”他說。

用于50MW風機的SUMR葉片長度或将超過200米，與兩個足球場的長度相當。但對于SUMR來說并不存在運輸問題，因為每個葉片都将被制造成5-7段，由耳軸鉸鍊連接。Loth表示，“靠近渦輪輪毂的耳軸鉸鍊可以讓葉片在飓風中實現折疊。”

“研究的重點之一是如何減輕渦輪葉片的重量。”得克薩斯大學機械工程系副教授Todd Griffith表示，傳統的風機葉片主要由玻璃纖維和碳纖維構成，制造商可以通過提高碳纖維的比例來增強葉片韌度，但這帶來成本的增加。“我們正在研究如何降低碳纖維的成本。” Griffith在接受采訪時說。

這項關于風機葉片材料的研究，得到了美國能源局的支持。

葉片的測試工作将于今年夏天在美國科羅拉多州的NRLE國家風能技術研究中心進行。為提高測試效率，研究團隊計劃将SUMR葉片的設計理念應用于一台13.2MW，葉片長度為105米的機型。測試者将按1:5的比例制造一個雙葉片轉子和兩個21米長的葉片。

測試産生的性能數據将反饋給研發團隊，用于完善50MW風機的設計工作。該型風機的設計工作預計将于2019年春天完成。到2021年，50MW風機或将完成實物生産。

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