位于青藏高原柴达木盆地
西北边缘的冷湖,
因为高海拔和纯净的环境,
而被称为“追星”圣地,
每当夜幕降临,
这里的星空
便成为了一道亮丽的风景线,
吸引无数游客前来感受
“手可摘星辰”的壮观景象。
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冷湖俄博梁雅丹星空呈现出的银河拱门
而就在这片绝美的星空之下,
坐落着我国高海拔地区
单机容量最大的风电场,
它有一个充满诗意的名字——
“探月”。
正如名字所示,
这片辽阔荒凉的大地,
也酷似“月球表面”。
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国家能源集团青海探月风电场全景
“高海拔地区”与“风电”的组合,
近年来频频进入公众视野,
成为能源领域的新焦点。
然而,
这些“手可摘星辰”之地,
自然环境往往异常严酷——
低氧、大风、严寒、复杂地形
给风电场的施工建设
带来了艰巨挑战。
这不禁引人深思:
为什么风电场要选择建在
环境恶劣的高海拔地区?
其背后,
又蕴含着哪些“探月”般
不畏艰险、攻坚克难的艰苦探索?
优质风能,不可辜负
我国哪里海拔高?
很多人首先想到的都是青藏高原。
打开中国地形图,
这里的山脉多呈东西走向,
地势由西向东降低,
地面海拔高程伴随纬度的升高
发生急剧变化,
更加助长了西风的强度和频次。
气象数据显示,
青藏高原有着丰富的风能资源。
以西藏为例,
风能资源在7米/秒以上的区域
约占全区面积30%,
主要分布于海拔4800米以上的高海拔地区,
风能可开发量约1.8亿千瓦,
是风力发电的天然主场。
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世界在役海拔最高风电场——位于西藏昌都的大唐八宿风电场
不仅有优势,
在高海拔地区发展风电,
还能为当地能源结构起到积极作用。
当前,
西藏能源结构以水电和光伏为主,
二者的开发利用比较成熟。
然而,
无论是水力发电还是光伏发电,
均存在一定周期性——
水电夏季充沛但冬季紧缺;
而光伏发电则白天丰盈夜里无法发电。
全国新能源占比最高的省份青海,
“昼强夜弱”的特性同样存在。
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中广核青海冷湖广竣50万千瓦风电项目
而不受日照影响、往往冬季发电量大的
风力发电项目,
则可以在光伏和水电的低谷期
持续产出充足、清洁的电力资源,
相互补充,
实现可再生能源的最大化利用。
高山之巅,驭风有术
众所周知,
海拔越高,空气越稀薄。
因此与平原地区同等风速条件相比,
高海拔地区风机转速更慢,
发电功率更低,
总结成一句话:
“风大,但带不动。”
不仅如此,
高原地区风速变化快,
有时早晚风力小,
中午却刮起超强大风,
剧烈变化的风速导致风机功率波动较大。
而气压低的高海拔地区散热条件差,
这就容易“发烧”,
在极端天气时还会下冰雹、被雷劈。
除了对风电技术
以及设备性能提出更高要求,
高海拔地区高寒、缺氧、大风的环境,
也给风电场的建设与运维出了难题。
难题何解?
中央企业给出了一些作答参考↓↓↓
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中国三峡集团措美哲古风电场
中国三峡集团措美哲古风电场建设在海拔5000米至5200米之间,总装机72.6兆瓦。针对高海拔“有气无力”问题,机组选择了叶片长度更长的风机产品,加大机组扫风面积,增强捕风能力。机组叶轮直径较其他地区的同等功率机组增加了20米左右,使其扫风面积增加了近30%。
针对高海拔地区恶劣的气候环境,在风机叶片研发过程中,项目团队在叶片表面采用高耐候性、高耐磨性、高弹性的胶衣及面漆涂层,以延缓叶片老化。针对西藏空气密度较低这一特点,项目团队优化了叶片的气动外形设计,提高了叶片对气流的适应性,从而稳定了机组的功率输出。
高海拔地区的风机寿命一般要比平原风机的寿命短。但是,由于采取了一系列独特设计,措美哲古风电场的高原风机寿命已经达到和平原风机同等的水平。
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中核萨迦30万千瓦风光储一体化项目
2024年11月,中核萨迦30万千瓦风光储一体化项目全容量并网成功,其中风电场区最高海拔为5194米,是目前全球超高海拔区域单体容量最大的风电项目。
针对超高海拔风力资源特性,项目采用了可以根据风速自动调整叶片角度和转速的智能机型。同时选择叶片长度更长的风机产品,加大机组扫风面积,增强捕风能力。在正常运行下,单个风机叶片每转动1小时可产生电量5000度,满足4个普通家庭的一年用电需求。
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建设中的华电西藏山南琼结60MW风电项目
华电西藏山南琼结60MW风电项目平均海拔5000米以上,其中最高的3号风机海拔达到5370米,刷新了全球风电在建项目海拔最高纪录。
风机基础的浇筑质量是风电场建设的基石。而在高寒、缺氧、大风的高海拔地区,混凝土施工也遇到了“高原反应”。为此,项目团队通过优化混凝土配比、采用高效保温措施、严格控制温度变化等技术手段,精密安排布料方式、运输路线、罐车调度、备用设备等,克服了高海拔地区混凝土凝结异常、运输效率低、机械功率衰减等难题。
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华能共和切吉30万千瓦风电项目
华能共和切吉30万千瓦风电项目场址海拔3166—3912米,地处荒漠戈壁腹地。因戈壁道路颠簸,混凝土易出现离析风险,成为制约施工进度的主要因素。项目团队调研百公里范围内商混站产能、运输路线、通行能力及成本构成,科学制定混凝土供应方案,保障近50000立方米混凝土连续供应,为风机基础、集电线路等关键工程提供了坚实物资支撑,确保主体工程按计划推进。
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国家电投青海诺木洪风电场
国家电投青海诺木洪风电项目,是世界首条±800kV青豫直流特高压清洁能源外送通道的核心配套工程。项目平均海拔3000米,空气密度约为平原地区的60%,高海拔、低密度环境严重制约风机吊装精度与施工效率——大型部件受气流扰动易偏移,传统测量方法难以保障基础定位与螺栓对接的毫米级容差要求。
为攻克难题,国家电投黄河公司创新测量技术,采用全站仪与激光定位系统实时校准,将螺栓安装误差严格控制在<1毫米,显著提升基础稳定性。项目在6个月内高效完成140台2.5兆瓦风机的安装调试,较同类高原项目工期缩短30%以上,安装合格率达100%。
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国家能源集团龙源电力青海探月风电场
国家能源集团龙源电力青海探月风电场地处平均海拔2850米的高原无人区,“通信盲区+交通禁区”的特殊环境,让风电场人员难至、维护困难。
为此,探月风电场搭载了基于传感器与数字孪生模型的超感知系统,通过部署高精度传感器,实时采集机组振动、温度、应力等运行数据,实现对核心部件的实时监测,提前预警潜在故障,缩短了30%的设备维护周期,让高原地区的风电运维从“被动抢修”迈向“主动预防”。
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大唐八宿风电场
大唐八宿风电场最高点海拔5200米,机舱最高海拔5305米,是世界在役海拔最高风电场。电站整体采用了智能维护和检测系统,就像是给每个风机都配备了一个私人医生,不管哪台风机出了故障或是隐患,都会实时传送到位于山脚下的集控中心,第一时间进行维护,保障设备稳定运行。
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中广核青海冷湖广竣50万千瓦风电项目
2024年12月30日,中广核青海冷湖广竣50万千瓦风电项目成功全容量并网发电。青海冷湖地区常年寒冷多风,冬季时间从每年10月份到次年5月份,长达8个月,年平均气温4摄氏度,最低气温可降到零下34摄氏度。中广核将充分发挥技术优势,创新引入“线性菲涅尔”光热供暖技术,这在国内海拔3000米以上高寒地区新能源场站尚属首次应用,将有效提升风电场供暖的安全性和舒适性。
根据规划,该项目配置的太阳能集热场有效镜面面积达1800平方米,可供热面积约1600平方米,能够给场站办公区域提供每平方米40瓦的热量。
责任编辑丨李虹萦
校对|程镜睿
执行主编丨刘海草 张灏然
内容来源丨央视新闻 封面新闻 各中央企业