記録を破ろう！ 16MWの洋上風力タービンが独自の技術で「風を宝物に変える」

サイエンスタイムズの記者、何良氏

最近、台風「蘇莱」と「海嘴」の影響で、福建省沿岸では数日にわたって強風が続いています。 9月1日、福建三峡洋上風力発電所の最大風速は毎秒23.56メートルに達した。そこに設置された世界初の16メガワット洋上風力タービンは、「故障」しなかっただけでなく、24時間フルパワー稼働を達成し、1日あたり384,100kWhの発電量を達成し、世界新記録を樹立しました。

台風の猛威に直面しながらも、ホイールハブの高さが152メートル、風の吹き抜け面積が標準的なサッカー場約7つ分あるこの「巨人」は、どのようにして風や波を恐れないだけでなく、風に乗ってそれを宝物に変えることができるのでしょうか。平潭海峡発電有限公司の電力運用部門のマネージャーである王建波氏は記者団に対し、台風に直面しても、16メガワットの洋上風力タービンは「ハードウェア」と「ソフトウェア」の両方で耐風能力を備えていると語った。

「ハードウェア面では、設計当初、研究開発チームは、16メガワットの洋上風力タービンの超長ブレードの強度、形状、力の面でカスタマイズされた台風耐性設計を実施しました。」王建波氏は、後退角設計の風力タービンブレードは、細長いブレード形状を採用して風荷重を軽減し、さらに、非常に長い柔軟なブレードの曲げねじり結合効果を利用して、ブレードにかかる風力を効果的に軽減すると紹介した。さらに、16MWの洋上風力タービンブレードの主梁は、鋼鉄の10倍の強度を持つ炭素繊維材料で作られています。ブレードの強度を高めながら重量を20%削減できます。そのため、16メガワットの洋上風力タービンは、最大瞬間風速75メートルに耐えることができ、カテゴリー16のスーパー台風の風速51メートルをはるかに上回ります。

「ソフトウェア面では、運用保守チームが洋上風力タービン向けの台風耐性戦略を特別に開発しました。」王建波氏は、監視システムから発せられた台風制御モードの指令を受信すると、ユニットは自動的に台風モードに入ると述べた。このとき、10 分間の平均風速が毎秒 25 メートル未満であれば、ユニットは正常に動作して発電します。 10 分間の平均風速が毎秒 25 メートルを超える場合、ユニットは発電能力を低下させて稼働します。 10 分間の平均風速が毎秒 30 メートルを超えるか、瞬間風速が毎秒 35 メートルを超えると、ユニットは直ちに停止します。まさにこのような組み合わせ戦略のもとで、16MWの洋上風力タービンは、通過する台風を継続的にグリーン電力に変換することができます。

台風が通過すると風速が常に変化するため、ユニットの運用方法もタイムリーに調整する必要があります。王建波氏は、台風が到来する前に、運用保守担当者が遠隔台風耐性やユニットバックアップ電源切り替えなどの一連のテストを事前に実施し、台風対策に十分な準備を整えると紹介した。台風が通過すると、運用・保守担当者は北斗通信技術を使用して陸上管制センターから信号を送信し、運転モードをインテリジェントに切り替え、16メガワットの洋上風力タービンの電力供給方法とヨーシステムを調整して、通過する台風がユニットに及ぼすリスクを回避します。

さらに、16MW の洋上風力タービンが好風を利用するには、変化する気象条件を正確に予測する必要があります。 「台風が福建省三峡群島の洋上風力発電所を襲ったとき、新たに開発された気象インテリジェントアプリケーション総合プラットフォームが役立ちました。」王建波氏は、このプラットフォームの助けを借りて、気象チームは複数の時間と空間スケールで台風の発生、移動、強度などの気象要素の精緻なシミュレーション、早期警報、予測を実施し、それによって発電と送電網接続の効率を最適化し、極端な気象条件下での洋上風力発電所の気象資源の利用効率を向上させたと述べた。