土耳其目前有7500万人口,到2050年将逐步增加至9500万,与此同时,能源需求也将迅猛增长。为了减轻对进口天然气的依赖,土耳其计划调整本国能源结构,加大对本国丰富的能源资源(比如风能)的开发力度。

工作电梯在铁塔内部缓慢上行,发出咔哒咔哒的响声,在70米高的地方停下来。32岁的机械工程师Alper Kalayci戴好安全帽、系紧安全带、绑紧腰上的工具带,沿着一个狭窄的垂直梯子爬完后十米的路程,到达“安全港”一个大约四米宽七米长的房间。Kalayci说:“这个房间是吊篮的心脏。”在切换至风电模式之前,他将对货船上的机器进行必要的维修保养。

土耳其大力利用本国丰富的能源资源,逐渐摆脱对进口天然气的依赖,促进能源结构的多样化。

Kalayci效力于西门子土耳其维修服务部,他目前身处的吊篮,与他以往的工作场所完全不同。从舱口向外看,你会意识到自己仿佛置身风力发电机中。该铁塔与其他12座铁塔一样,矗立在土耳其南部托罗斯中央山脉中段,海拔高度约为1600米。这就是著名的“Dagpazari风电场”,周围是黎巴嫩雪松林和大量历史遗迹。该风电场的装机容量为3.9万千瓦、每年发电大约1.29亿度,足以满足大约4万户欧洲普通家庭的用电需求。该风电场安装的西门子风力发电机归土耳其工业与金融集团Sabanci Holding EnerjiSA-Eon Power(Sabanci能源电力控股集团)所有,2012年5月并网发电。西门子服务团队从那时开始为该风电场提供专业维修服务。

这并不是西门子在土耳其承建的第一座风电场。早在2009年,EnerjiSA公司就曾委托西门子在土耳其西北部建造了一座风电场。Kalayci说:“我们为该项目提供的风力发电机每台的装机容量为2300千瓦,每年的总发电量为0.9亿度。”

Kalayci在该吊篮中有足够的工作空间,并且可以非常方便地进入风力发电机的核心部件,比如无齿轮永磁发电机。后者位于箱体与毂盘之间,上面装有转子叶片。发电机用一块永久磁铁将转子动能直接转化为电能,无需任何励磁电源。

促进本地能源资源开发。土耳其新修订的《可再生能源法案》已于2011年初生效。这部法律颁布后,土耳其全国的风电迅猛发展。这主要是因为该国可再生能源发电的上网电价十年未变。西门子土耳其风电业务负责人Sinan Bubik指出:“今天,土耳其的电能大约44%来自燃气发电,而98%的天然气需要进口,不仅价格昂贵,而且让土耳其严重依赖天然气进口。尤其是考虑到仅2012年6月一个月的用电量就与去年同期相比增长了8.1%,这种状况实在令人堪忧。”

为了改变这种状况,土耳其政府希望增加本国优势能源资源在电力生产中的占比。在这个方面,可再生能源发挥着举足轻重的作用。Bubik指出:“2008年,我们安装的风电系统的装机容量约为36万千瓦;2010年,这一数字增加至132.9万千瓦,今年约为217万千瓦。”

相比之下,世界风能协会报告称,2012年,德国风电装机容量已超过3000万千瓦。Bubik认为:“如果算上自2012年3月以来在建的风电场,土耳其的风电总装机容量约达350万千瓦。法律为我们的事业带来了安全保障。”

如果风力发电机的零件在本国制造,那么在系统并网发电后的前五年内,上网电价将相应上浮。比如,土耳其的风电上网底价为每度电7.3美分,如果叶片在本国制造,则每度电上浮0.8美分;如果发电机和电子控制装置在本国制造,则每度电上浮1.0美分;如果塔架在本国制造,则每度电上浮0.6美分;如果转子和吊篮装置机械零件在本国制造,则每度电上浮1.3美分。Bubik说:“如果我们与当地制造商合作生产塔架。那么选用西门子风力发电机的业主,就能享受每度电7.9美分的上网价。”

土耳其的目标是到2023年即土耳其共和国宣告独立100周年之际,将风电装机容量增加至2000万千瓦,占该国电力总装机容量的30%。土耳其风力发电的理想地点主要分布在爱琴海北部海岸沿线、马尔马拉地区、黑海西海岸以及梅尔辛-哈塔伊省南部地区。Bubik称:“沿海地区海岸线长达7000公里,为海岸风电系统提供了非常有利的条件,因此,我们非常看好其未来的发展前景。”

而且,该国正在努力实现这一宏伟目标。在Dagpazari以西大约500公里处,西门子正在安装的风电场将是土耳其的风电场之一。该风电场的海拔高度约为2000米,目前,西门子正奉GURIS公司之命,在该风电场安装风力发电机。该风电场的总装机容量为5万千瓦。

西门子项目经理Judit Szasz回忆道:“一年前,这里连上山的路都没有,似乎是一个被时代遗忘的地方。因此,我们甚至无法将吊车开上去,更不用说将风力发电机零部件运上去。”

然而,运营商在一年内就开辟了一条进出通道。目前,虽然这条路对卡车来说仍然非常狭窄,但是正如Szasz所说的那样,“我们已经开始组装22台风力发电机中的首批发电机。2013年系统并网发电后,我们还将为它们提供为期五年的维修服务。”

在这个人迹罕至的偏远地区,西门子的技术员、机械师和客户将他们的办公室设在一起,彼此相邻、守望相助。Szasz说:“像这样彼此相邻非常重要,因为这便于我们在一起面对面讨论问题,更快做出决定。”尤其考虑到山上恶劣的天气条件,这一点不可或缺。“像今天这样的天气,狂风大作,像无数颗小石子砸在脸上,大雾使人们无法看见任何东西,因此不得不暂停作业,等待晴好天气的到来这一时刻也许很快就会到来。”然而,如果等不来这样的天气,通常仅需一天半功夫的装机作业可能需要耗费数周时间。

除发电机本身外,转子叶片也是所有风电场重要的组件之一。安装在伊斯坦布尔附近的Balabanli岸上风电场的转子叶片就非常特别。西门子风电公司的技术专家Mahir Tosun说:“这些叶片比安装在Dagpazari的叶片长四米,因此,其年均发电量比Dagpazari高出8%。”

这种新型叶片被称为“空气弹性变形定制叶片”(ATB),其作用与汽车悬架类似衬垫可减少震动,从而可延长车辆使用寿命。根据Borusan EnBW Enerji一家由德国电力公司EnBW与土耳其Borusan股份有限公司组建的合资企业2012年10月制定的计划,Balabanli风电场将于2014年底投运。Tosun表示:“届时,该风电场22台风力发电机每年的发电量约为1.49亿度,可满足大约4.3万户家庭的用电需求。”

改善能源结构。Bubik说:“对土耳其来说,光有风还不够。” 风能可能具有非常大的潜力,但是,由于受到现有电网的限制,目前只有1250万千瓦的风电可供使用。Bubik说:“我们需要加大输电线路和变电站的投资力度。”

因此,土耳其2023年远景规划还包含装机容量为60万千瓦的地热发电厂,和装机容量为300万千瓦的太阳能电站。目前,土耳其的水电装机容量为1470万千瓦,约占该国电力装机总量的四分之一,未来仍将继续扮演主要角色。Bubik指出:“土耳其计划在2023年之前建设大约500座水电站,总装机容量约为2100万千瓦。除此以外,土耳其政府还将促进煤电与核电的发展。”其目标包括新建装机容量为1850万千瓦的燃煤发电厂,将全国燃煤发电的总装机容量提高50%,同时新增1000万千瓦的核电装机容量。

然而,回到Dagpazari,Kalayci在紧张忙碌的工作时,不会考虑所有这些数字。戴上相关装置,Kalayci爬上吊篮顶部,深吸一口气,深情眺望远处的山峦。他说:“我非常喜欢这些梦幻般的巨人。吊篮非常像一艘船的船舱。然而,还有一个非常重要的差别。在这里,没有晕船的风险。”

作者:Hülya Dagli

微小调整即可大幅增加发电量

为了提高风电塔的效率,开发商必须找到一种在尽可能降低风电塔重量的同时,增加风电塔发电量的方法。为了实现这一目标,西门子为转子叶片开发了一套专业升级包,可使风力发电机年均发电量增加几个百分点。

丹麦西门子风电公司的Peder Bay Enevoldsen指出:“我们已将三种空气动力学小功能特征组合在一起,它们包括安装在转子叶片上的小翼,与飞行器机翼上的小翼类似。”Enevoldsen是西门子2012年年底评出的12位优秀的研发人员“年度发明家”之一。Enevoldsen参与了21项旨在优化风力发电机的发明,共取得53项个人专利。 一座由43台风力发电机每台的装机容量为2300千瓦组成的岸上风电场安装小翼后,可在20年的时间内,创造数百万美元的利润。作为上述升级改造的一部分的“恐龙尾”,与剑龙骨板类似,通常安装在叶片外部。Enevoldsen说:“‘恐龙尾’有助于减少沿叶片后缘的湍流,可使噪声降低两三个分贝。”

另一方面,“恐龙尾”安装在叶片内侧。这一功能特征是受美国赛车运动员丹?格尼的启发。丹?格尼发明了“格尼襟翼” 赛车后部朝上的翼片。“也就是说,我们可用这些附件使转子叶片具备‘扰流板的作用’,使其获得更大的动力。”Enevoldsen解释道。

第三个部件是安装在毂盘附近的“漩涡发生器”。他还补充道:“这些看起来像鳍片,而且正好左右交替倾斜一定角度。”这可产生一小股旨在俘获从叶片上边缘流出的空气气流,并且在此过程中形成额外的动力。此外,作为一名狂热的帆船爱好者与冲浪爱好者,Enevoldsen会在工作之余花费大量时间“与风搏击”。他说:“你的双手可感觉到风的力量。由此可联想到风力发电机的改型方案。”