人們一直將風(fēng)力發(fā)電機(jī)看作堅(jiān)如磐石的龐然大物。它牢固固定在陸地上，大風(fēng)等各類天氣都不會(huì)對(duì)塔架、可轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙和三個(gè)葉片造成破壞。最近這一切都有了變化。Sönke Siegfriedsen希望將風(fēng)力發(fā)電機(jī)從陸地的束縛中釋放出來。

教風(fēng)力發(fā)電機(jī)“游泳”

Sönke Siegfriedsen來自北德地區(qū)。他的第二故鄉(xiāng)是中國(guó)，家鄉(xiāng)在德國(guó)倫茨堡。他是風(fēng)電行業(yè)的真正先驅(qū)，一名成功的企業(yè)家，更是一名出色的技術(shù)專家。同時(shí)他還是個(gè)夢(mèng)想家，一個(gè)環(huán)球旅行家。他從3歲就開始乘坐帆船，7歲學(xué)會(huì)了駕駛帆船，并在14歲時(shí)參加了樂觀者世界帆船錦標(biāo)賽。

自從在呂貝克學(xué)習(xí)物理學(xué)以來，他一直沉迷于能源及其生產(chǎn)。1978年，在他參觀了一臺(tái)位于丹麥的、具有開創(chuàng)意義的風(fēng)力發(fā)電機(jī)后，他意識(shí)到風(fēng)不僅能影響他的帆船世界。憑借他的Nezzy2，Sönke Siegfriedsen為風(fēng)力發(fā)電機(jī)擺脫陸地的束縛打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。他和他的團(tuán)隊(duì)一直在教風(fēng)力發(fā)電機(jī)如何“游泳”。

# Nezzy2 # 浮動(dòng)式能源生產(chǎn)系統(tǒng) 

▲  Nezzy2 這是一種浮動(dòng)式能源生產(chǎn)系統(tǒng)

重達(dá)六噸，純創(chuàng)新系統(tǒng)，系統(tǒng)呈Y形，由錨鏈固定，中央浮標(biāo)承載著旋轉(zhuǎn)艙。目前該系列發(fā)電系統(tǒng)的高度為18米，未來將提升到180米。由于不需要在海床上建設(shè)地基，因此可以開發(fā)更多區(qū)域用于風(fēng)力發(fā)電，對(duì)環(huán)境的影響也大大降低。

這是一種浮動(dòng)式能源生產(chǎn)系統(tǒng)。它們得到了高度的關(guān)注，因?yàn)槠浜芸赡茉谌蘸鬄槿蚰茉瓷a(chǎn)做出重要貢獻(xiàn)。浮動(dòng)式能源生產(chǎn)系統(tǒng)的形成是由于固定系統(tǒng)的混凝土基礎(chǔ)的作用。具體而言，需要使用堅(jiān)固的基礎(chǔ)來補(bǔ)償系統(tǒng)上方200米處的拉力。海床的深度不能超過50米，因?yàn)樵?0米深度以下，無法在海床上放置大量的混凝土基礎(chǔ)。

#  湖面上的雙頭怪物

1 18米高的惡作劇

1979年，Sönke Siegfriedsen在呂貝克應(yīng)用科技大學(xué)的屋頂上安裝了他自己開發(fā)的第一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。而后，這臺(tái)發(fā)電機(jī)帶來了50個(gè)同族專利和27臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。“中國(guó)有5萬多臺(tái)基于我們的設(shè)計(jì)開發(fā)而成的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行。”德國(guó)aerodyn公司的負(fù)責(zé)人自豪地說。

他隨手用拇指指了指遠(yuǎn)處。“這是我們最近的‘惡作劇’ 。”我們正坐在德國(guó)庫什哈文和布雷默黑文間一個(gè)采石湖的岸邊。陽光明媚，云朵在藍(lán)天上互相追逐。一個(gè)雙頭怪物漂浮在光滑如鏡的湖面上，這個(gè)怪物共有6個(gè)轉(zhuǎn)子葉片，高達(dá)18米。如果發(fā)明者能如愿以償，海上風(fēng)電行業(yè)的解決之道就在這里。

2 研究裝置與數(shù)據(jù)采集器

“該系統(tǒng)重約6噸。”Siegfriedsen還給我們介紹了浮動(dòng)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的尺寸。在海床上裝上混凝土，用6條錨鏈將風(fēng)力發(fā) 電機(jī)的船艙（浮艙）固定到位。這個(gè)浮艙是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的浮動(dòng)基礎(chǔ)。它由預(yù)制混凝土組件組成，而這些組件采用水平Y(jié)形連 接在一起。這個(gè)浮動(dòng)基礎(chǔ)利用風(fēng)流自動(dòng)調(diào)整。與陸上系統(tǒng)不同的是，旋轉(zhuǎn)的不是單個(gè)機(jī)艙，而是上述整個(gè)水上系統(tǒng)。

這兩座塔架互呈一定角度，并通過錨索連接到混凝土基礎(chǔ)上，而塔架也建立在這個(gè)基礎(chǔ)上。目前，三只葉片已投入使用，可替代的的兩葉轉(zhuǎn)子已經(jīng)在等待測(cè)試。該系統(tǒng)由大型黃色浮標(biāo)組成，旨在確保風(fēng)機(jī)在水面上的穩(wěn)定浮動(dòng)。 

測(cè)試對(duì)我們至關(guān)重要。Nezzy2是個(gè)研究裝置，同時(shí)還是數(shù)據(jù)采集器，它每10分鐘即可收集400多萬條數(shù)據(jù)。菲尼克斯電氣風(fēng)電團(tuán)隊(duì)的大客戶經(jīng)理Timo Kosnieczki解釋說：“我們參與了前身項(xiàng)目Nezzy1 的項(xiàng)目過程，并在日本海進(jìn)行了測(cè)試。”

3 6個(gè)PLCnext控制器

由于其創(chuàng)新的張力技術(shù)，雙頭系統(tǒng)十分穩(wěn)定。但是，運(yùn)行期間的監(jiān)控也非常重要。如果變槳發(fā)生故障怎么辦？或者如果有巨浪使錨鏈運(yùn)動(dòng)，颶風(fēng)席卷整個(gè)系統(tǒng)呢？Nezzy可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)傳輸且高度自動(dòng)化，具有極高的可靠性。

如果沒有尖端技術(shù)的支撐，Nezzy將淪為一個(gè)怪物。Nezzy2 從開發(fā)伊始，就采用了PLCnext工程軟件。整個(gè)系統(tǒng)共使用了六個(gè)PLCnext控制器，從變槳系統(tǒng)到主控制柜中都有使用。這六個(gè)PLCnext控制器記錄傳感器數(shù)據(jù)后進(jìn)行計(jì)算，確保部件得到正確控制。當(dāng)然，系統(tǒng)包括的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的同步性也非常重要。

菲尼克斯電氣風(fēng)電團(tuán)隊(duì)的同事對(duì)此項(xiàng)目十分關(guān)注。“對(duì)我們來說，這是我們第一次在同一個(gè)系統(tǒng)中使用兩臺(tái)發(fā)電機(jī)。這本身就非常令人興奮。為了添加功能和優(yōu)化自動(dòng)化任務(wù)，我們幾乎每天都與同事交換來自Recase的新軟件包。”應(yīng)用工程師 Lukas Christ在描述這項(xiàng)開創(chuàng)性工作時(shí)這樣說。Recase是設(shè)計(jì)并調(diào)試Nezzy2 電氣工程系統(tǒng)的公司。Timo Kosnieczky顯然被這個(gè)雙頭怪物迷住了。”這真是一項(xiàng)開拓性的工作。我們是真正進(jìn)行基礎(chǔ)研究的合作伙伴。我們正與Recase合作，積極開發(fā)控制系統(tǒng)的編程。”

如果離開寧靜的北德采石場(chǎng)湖，同時(shí)風(fēng)機(jī)尺寸增大十倍，這個(gè)系統(tǒng)還能夠正常工作么？“當(dāng) 然。”Sönke Siegfriedsen肯定地說浮動(dòng)式工作平臺(tái)系統(tǒng)并不新鮮，采油行業(yè)長(zhǎng)期以來一直在使用這種方案。風(fēng)力發(fā)電機(jī)也將學(xué)會(huì)如何“游泳”。但我們的系統(tǒng)有一點(diǎn)特別，那就是雙塔的概念。這是確保額外設(shè)計(jì)獲得回報(bào)的唯一方法。簡(jiǎn)單來說，該系統(tǒng)輕而易舉就能捕獲兩倍的風(fēng)力。”

Nezzy 2 在去年10月移位，它將真正經(jīng)歷風(fēng)浪。它會(huì)從湖里出來，進(jìn)入格雷夫斯瓦爾德灣，再到波羅的海，那里真的有狂風(fēng)駭浪。這種浮動(dòng)式雙頭系統(tǒng)在洋流、強(qiáng)風(fēng)以及海浪中會(huì)有怎樣的表現(xiàn)呢？如果所有的測(cè)試都取得成功，全世界都將期待Nezzy的到來——中國(guó)沿海地區(qū)將建設(shè)一個(gè)大型海上風(fēng)電場(chǎng)。在那里，這種聳人聽聞的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的兩個(gè)葉輪的高度將從18米上升到180米。