深度】两叶片风机能否借海上风电涅槃重生

近日，由日本新能源和工业技术开发组织（NEDO）牵头的财团在日本北九州港完成一台3MW示范性漂浮式风机组装。除了漂浮式技术，另一个值得关注的就是使用了行业内不太主流的两叶片风机，这让小编对该技术有了新的遐想！

这台3MW两叶片示范风机安装在Ideol“阻尼池”漂浮平台上，该漂浮式平台建于日立所属的Sakai造船厂，于6月底拖拽至北九州港。未来，该试验风机将被拖到离北九州市约15公里的海上安装地点。

NEDO表示，经过短暂的试运行后，风机将于今年秋季正式投入运行，并将运营至2021年。该项目旨在验证50米至100米水深的漂浮式海上风机技术，并降低成本。除了NEDO，日立 Zosen和Ideol之外，该财团还包括Marubeni Corporation，东京大学、Eco Power Company、Glocal Inc和九州电力未来能源公司。

两叶片相较于三叶片的技术劣势

在风力发电技术刚刚兴起的时候，市场上曾出现过各种设计的两叶片风机，但从上世纪80年代末开始，三叶片逐步占据市场主导地位。究其原因，主要有以下三点：

1. 偏航

两叶片偏航时，叶轮自由转动，两个叶片的位置时而在与地面垂直，时而与地面水平，而这两种状态下，偏航电机所需的转矩差距很大，前者远小于后者，这就使得两叶片风机的偏航速度必须十分缓慢，以限制波动的动态负载；而三叶片风机的三个叶片呈中心对称，在偏航时，所需转矩变化不大，因此偏航速度较两叶片风机快得多。

2. 发电功率与噪声

风机叶片的噪声会随着叶尖速的增加而迅速增加。在相同转速下，两叶片风机发电功率低于三叶片风机；同理，要达到同样的发电功率，两叶片风机需要更大的转速，叶尖速高得多，噪声也自然大很多。对于陆上风机来说，这是一个很大的弊端，毕竟周围的居民都不愿意受到噪音的干扰。

3. 安全性

采用下风向技术的两叶片风机在某些风速下会弹回撞击到塔架上，类似的案例在2002年曾经发生，对两叶片的发展产生了致命打击。

为什么两叶片风机会受海上风电的青睐？

正如上述所讲，更高的叶尖速带来的更大的噪声，但对于远离人类居住的大海，这似乎不是一个大的问题。并且英国的风机设计师已经研究出一种受控的转子制动策略，可有效降低叶片撞击塔架的风险。

其实，两叶片如果能卷土重来，还要依靠一个更重要优势--由于重量减轻带来的制造成本降低。

由于减少一个叶片，随之带来的是转子、塔架、基础等一系列设备和部件的减轻，而这也使得安装更为容易，这对设备重量和安装技术十分敏感的海上风电来说，无疑是非常有利的因素。

此外，在台风天气下，两叶片风机可以水平位置停机，最大程度降低台风对风机的破坏。

有哪些公司在做两叶片？

对于国内整机制造商，大家比较了解广东明阳一直致力于设计和生产两叶片风机。最早的3MW系列风机采用的两叶片上风向技术，但在2014年改成了三叶片上风向风机。其新型SCD6.5MW超紧凑型两叶片下风向风机2014年底吊装，目前正在龙源如东试验风电场扩建项目中运行。

国内鲜有耳闻的是远景的唯一一台两叶片试验风机。早在2012年10月，远景就在丹麦竖立了这台EN128/3.6MW直驱型风机，但在2013年夏天发现接近轮毂处的壳体出现裂缝后进行了拆除。

之前报道的两叶片风机卷土重来中则重点介绍了Seawind公司采用重力式基础的6.2MW海上风机运输、安装动画视频。

作者寄语

任何技术形式都有自己的优势和劣势，无论何种形式都是为了寻找更安全、更可靠、更经济以及效率更高的海上风机，从而使股东和利益相关方利益最大化。随着的海上风电的发展，只要解决好两叶片的技术短板，相信也能在未来的工程和运行实践中找到其应有的位置。