风电开发商越来越多地采用能抵御强热带风暴的风机。最新的例子之一是“抗台风”浮动风力涡轮机，它为中国的一个海上石油平台提供电力。

 

据制造商明阳风电称，这台 7.25 兆瓦 （MW） 的涡轮机可以在高达 134mph 的风速下持续运转10 分钟，它已安装在距离海南岛海岸 136 公里的设施中。

 

此前在2021 年，美国通用电气公司的大型 Halide-X 涡轮机获得了能抵御台风的认证，该容量高达13MW的风机是固定式安装，而不是浮动的。

 

虽然涡轮叶片等部件非常坚固，但它们并非坚不可摧。大自然的力量，尤其是在海上，是出了名的不可预测，这意味着风力涡轮机需要准备好应对飓风的准备。

 

热带气旋——通常称为台风或飓风，是世界某些地区常见的威胁，包括墨西哥湾或东南亚大部分海洋地区。

 

这样的风暴可以产生超过 100 英里/小时的风速，有记录以来最强的持续风速为 215 英里/小时，由 2015 年东太平洋飓风帕特利夏造成。

 

从国际空间站看到飓风帕特利夏。 飓风于 2015 年 10 月 23 日登陆墨西哥太平洋沿岸。

 

 

飓风帕特利夏在 2015 年以 215 英里/小时的风速打破了记录　图片来源，美国宇航局

 

尽管这些地区面临严峻的气象挑战，但预计在未来几年几十年内，这些地区的风电发电装机将进一步增加。

 

现在的风力涡轮机已经可以承受一些强大的大风。杜伦大学的 Simon Hogg 指出，位于英国东北海岸外海上风机通常能够应对高达 50 英里/小时左右的风速。

 

丹麦技术大学的 Leon Mishnaevsky 表示，现在的风力涡轮机叶片性能通常非常可靠，它们由坚固而轻便的碳纤维复合材料制成，自动化制造工艺有助于确保纤维的均匀分布，这将极大地提高叶片的坚固性。

 

此外，风力涡轮机制造商还会对叶片进行一系列压力测试，以确保它们符合要求。

 

这些测试包括将大型“激励器”连接到叶片上，叶片上下弹跳，模拟风对叶片结构的反复应力。杜伦大学的Hogg教授说，巨型叶片有时也会弯曲到断裂点，这有助于确定它们可以承受的最大载荷。

 

但随着时间的推移，风电涡轮机的易错性变得越来越明显，尤其是大型的风电涡轮机。专业投保可再生能源业务的保险公司 GCube 在最近的一份报告中指出，海上风力保险业务的损失从 2012 年的 100 万英镑增加到 2021 年超过 700 万英镑。此外，该公司还表示，容量超过 8MW 的机器可能会在安装后短短两年内出现组件故障，风险概率是 4-8MW 设备的两倍之多。

 

导致涡轮叶片出现故障的一些最危险的力量是扭矩或扭转载荷，一家专门诊断和维修叶片长度 60 米以上风电涡轮叶片的公司的研究人员称，反复扭转叶片会导致难以发现的断裂，他说，“从外面看不到损坏，而且，刀片越长，风险就越大。“，该研究员称，目前的测试和行业标准不足以证明大型涡轮叶片能够承受这些压力。

 

不过，新设计可能会有所改善。日本从事风力涡轮机研究设计的企业Challenergy 一直在研究一种新型涡轮机，该涡轮机具有围绕中轴旋转的高大垂直叶片，旨在应对各种台风天气。

 

Challenergy 的产品虽然比目前运行的常见的三叶片涡轮机尺寸小得多，功率也小得多，但它能应对非常强的台风。

 

去年 8 月，当一场名为 Hin Nam No 的强台风袭击菲律宾和日本时，它穿过该公司的两台涡轮机。其中一台位于冲绳石垣市的风力机组，记录到的风速约为每小时 64 英里。据 Challenergy 公司称，该涡轮机继续运行，没有任何问题。

 

 

美国科罗拉多大学设计的柔性叶片涡轮机

 

美国科罗拉多大学一个研究小组从大自然中汲取了灵感，设计了一种替代的抗飓风涡轮机。

 

“我们的灵感来自于棕榈树，”科罗拉多大学博尔德分校的 教授Lucy Pao 解释说。“在大风中，它们有点随波逐流，随风弯曲。”

 

她和她的同事设计了一个带有柔性叶片的双叶片风力涡轮机原型。此外，转子朝着下风向而不是迎风，这在传统配置中很常见，有助于化解强风的影响。

 

”在科罗拉多州陆上测试期间，观察到叶片尖端旋扭高达 600 毫米，超过半米时它们都没有折断，”Lucy Pao教授说。她补充说，冬季该地区的风速可达每小时 100 英里。

 

然而，Lucy Pao教授解释说，风电行业几乎都采用逆风三叶片设计，因此很难推销这种新概念。目前，她在这一领域的研究处于暂停状态，等待进一步的资金。

 

科罗拉多大学博尔德分校的 Lucy Pao

 

科罗拉多大学博尔德分校的 Lucy Pao 表示，风电行业通常采用三叶片涡轮机。她和其他观察家一样担心，他们质疑传统风力涡轮机是否真的能很好应对一些最强台风。

 

“新材料，它们确实更坚固，但不知道它们是否已经过尽可能完整的测试，”她说。

 

在风力特别多变的地方安装涡轮机面临棘手经济学考量，一家在墨西哥湾投资风电项目的公司Gulf Wind Technology 的首席执行官称，在该地区，一年中大部分时间风速都很低 ，但偶尔会有飓风席卷而来。

 

该人士指出：“如果设计的电力涡轮机叶片足够坚固足以承受强风，那么将在弱风期承担大量额外成本。”