出品| 網易新聞學院

作者| 劉戰偉，中國人民大學

“大風車吱呀吱喲喲地轉，這里的風景呀真好看”，對于大風車我們從小就不陌生。不過，今天我們要說的這個大風車非彼大風車，而是SL5000海上風力發電機。

雖然，這些白色的風車在海面上顯得很小，但僅它的風輪就超過40層樓高！連接風輪的機艙大到可以落直升機。

這些大風車還有印鈔機一般的產能，吹著海風，每臺風機在服役期間可以產出價值4億元的電能。

（屹立在東海的SL5000風機群）

（一）風力發電機原理：如何從風中捕獲電能？

風力發電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。依據目前的風力發電機技術，只需要有每秒三公尺速度的微風，風機便可以開始發電。

（連接葉片和發電系統的機艙）

（二）一臺風機產值4個億，簡直就是“印鈔機”

6年前，中國風電裝機容量超越美國成為世界第一風電大國，由于陸地風力發電有占地面積大、噪聲污染等問題，海洋風電迅速形成了龐大的市場。

號稱海上巨無霸的SL5000風力發電機組由中國自主研發，單機容量為5000KW。

在中國市場，一部SL5000這樣的5兆瓦（5000KW）風力發電機，可以不消耗任何燃料，從空氣中獲取超過4億人民幣的電能，這相當于上海一天的用電總量。

（三）要想堅不可摧，海上風機需要強大的“心臟”

海上風機的核心為葉片、主機箱和塔架，其中主機箱堪稱風機的“心臟”，海風產生的扭力，整機的重量都集中作用在這里，為了承受目前世界上最長的葉片所產生的巨大扭力吊車出租，主機架必須堅不可摧。

為了加工制造主機架的大型特厚鋼板，需要用強力切割機，火焰溫度高達3000多度，切割鋼板就像切豆腐，計算機設計出來的任何形狀都可精確地切割。

（運輸中的SL5000風機主機箱）

同時，切割過程中采用最高靈敏度的超聲波測試儀，主機架的所有焊縫，都需要經過這一道程序，確保它能夠支撐風力發電機面對自然界的各種惡劣環境。

（風機主機焊接焊縫超聲波檢測儀監視器界面）

（四）質量檢測用紅寶石二手吊車，精度是頭發絲的1/20

風機的軸承是另一個核心部件，因為既要受力又要運動，軸承很容易損壞，而如果在運行過程中需要更換軸承，風機獲利的希望就會落空，SL5000的軸承便挑戰了軸承制造的最高難度。

全世界只有三家工廠能接受這種挑戰，通過使用世界上最大的三維精密檢測儀，所有檢測頭都采用了昂貴的紅寶石，最終使兩層樓高的軸承，精度達到頭發絲的二十分之一。

（安裝紅寶石檢測頭的精密檢測儀進行軸承檢測）

（五）應用材料黑科技，SL5000的葉片全世界最大最長

SL5000風機的葉片是目前世界上投入商業運行的最大最長的葉片，其運行中要承受的力量也前所未有，而要實現最大的強度和最輕的質量，要在材料上采用黑科技。

（風機葉片成品，單片全長62米）

經過不計其數地試驗，科學家最終找到了理想的材料——環氧樹脂，這種材料具有極好的化學和物理穩定性，但唯一的缺點是太脆弱，科學家便像給水泥加入鋼筋一樣在環氧樹脂里面加入一些編織物sl5000風力發電機造價，形成玻璃鋼。

（左：環氧樹脂 右：加入編織物的樹脂）

加入編織物后的樹脂，厚度和重量只有原來的四分之一，強度卻增加了十幾倍。這就是葉片最好的材料。

500萬次震動，接受最強考驗

研發SL5000風機，各部位被貼上應力感應器，實驗室里要模仿自然界最強的力量來考驗葉片。

（風機葉片大載荷震動實驗）

四個月的時間，葉片在測試中震動了500萬次，相當于在非常嚴酷的環境中度過了20年，檢測結果葉片內部結構完好無損，之后第一片葉片才被生產出來。

為了正面吹風sl5000風力發電機造價，風機還能自己轉頭

不同季節和天氣，海上的風向會發生變化，SL5000風機具備自動對風功能。

除了能自動轉動，風機的三個葉片還有“變漿”的功能，根據風速的大小，能夠調整葉片的角度，改變葉片的迎風面積，獲得更高的發電效率。

（風機增速齒輪箱分布圖）

（六）那么大的風機，是怎么放到海面的？

SL5000風機所在的東海，海底表層淤泥厚達20米，潮流流速高達3m/s，水文條件復雜。為給風機打造安全穩定的承臺，上?？碧皆O計院牽頭開發出了淤泥沉積型多樁承臺的技術。

（SL5000風機安裝現場）

SL5000風機每個承臺下有8根80米長的鋼管樁直達海底，中國最大的海上雙臂式起吊船“風范號”，與最大自行式履帶吊車強強聯合保障安裝工作，其中的自行式履帶吊車可以將800輛家用小轎車一次送上40層樓的高度。

（中國最大的海上雙臂式起吊船參與安裝）

結語

SL5000作為目前國內掃風面積最大且單機容量最大的風電機組，在未來幾年內將成為中國海上風電主力機型。

不過，由于中國海上風電機的成本依然不低，安裝和運維技術成本高，總體建設成本是陸地風機組的兩倍，能否把開發成本降低到市場可以承受的程度，是擋在海上風電未來發展之路上的一塊大石頭。

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編輯| 李祖希