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海上风电场可以击溃飓风
发布时间：2014-05-19     来源： 《中国风电》
本文摘要：　　　　　飓风是不可阻挡的吗？显然不是。一个有趣的新计算机模拟显示，遍布在新奥尔良35000平方公里周边海域的78000个大型风力涡轮机将会
　　
　
　　飓风是不可阻挡的吗？显然不是。一个有趣的新计算机模拟显示，遍布在新奥尔良35000平方公里周边海域的78000个大型风力涡轮机将会削弱卡特里娜飓风三级风力，以129到158公里的时速（80到98英里每小时）登陆并且削弱79%的风暴潮。同等数量的纽约海上涡轮机将会以125到140的时速降低桑迪飓风风速和削减高达34%的巨浪。
　　
　　这听起来令人吃惊。但是，78000个涡轮机？每一个都十米高，并带有一个127米直径的叶片，之间还需间隔650米，这些空间所占的海洋面积相当于2.5倍大的康涅狄格州？要不是有个底线的话，这个想法听起来真的很疯狂。“这将是零成本，”MarkJacobson，斯坦福大学土木与环境工程教授这样说道，“涡轮机通过发电的收益来填补支出，风暴潮和防风都是免费的——简直是天上掉馅饼。”
　　
　　事实上建立一个或者一组这样的大规模风电场的成本是数十亿美元。但是Jacobson说通过电力销售取代燃煤或者核电站，成本会慢慢收回。还有另一种选择，他指出：“纽约正在考虑用200亿美元来修建海堤，从而防止以后桑迪飓风之后的风暴潮危害会导致纽约和新泽西超过600亿美元的损失。“海堤不会为自己支付费用，”Jacobson说，“但是涡轮机可以这么做。”
　　
　　Jacobson计算了一些令人费解的细节，例如涡轮机如何化解飓风强力。这些都刊登在《自然气候变化》中的一篇新文章里。基于计算机模拟的应用是工程师为可再生能源技术制定的一系列宏伟计划的最新一步。（《科学美国人》是自然出版集团的一部分。）
　　
　　在《科学美国人》2009年的封面文章中，Jacobson和MarkDelucchi以及一位加利福利亚大学研究员Davis提出了一个用风能，水能和太阳能科技为整个世界提供能量的路线图。去年，Jacobson和他的同事们以同样的方式给纽约州的能量供给发布了一份详细的计划，同时已经完成了加利福尼亚的部分。成千上万的海上风力涡轮机就是每个计划的核心部分。“海风是持续不断的，”Jacobson说，“而不是间歇性的。”这是对风能领域的警醒——当没有风的时候，电能就无法产生。
　　
　　但是涡轮机在飓风的强风之下会折断或者倒塌吗？答案是否定的。因为风电场会削弱风力。其工作原理如下：当飓风最外圈接近大规模风电场时，涡轮开始转动，从风力中攫取能量。风会激起波浪并且卷起飓风眼中的空气，增加风暴的力量。如果外圈的风减弱了，风暴的力量就削弱了，风速就会随之慢下来，波浪也会减小。随着飓风持续穿过风电场，涡轮机持续减弱其能量，因此飓风越前进能量就越小。高空风则从不会对涡轮机造成打击。
　　
　　要是不考虑不同的排列的话，这场景听起来还是很不错的。但是Jacobson对此也给出了答案。如果风不是以正面，而是以45度角穿过风电场呢？涡轮机仍然会削弱风暴的能量。再或者，要是飓风在距离风电场以东或西50公里处登陆呢？涡轮机只会减少风暴边缘的能量，但是风暴不会破坏风电场背后的主城。
　　
　　Jacobson承认涡轮机仍可能被可怕的风暴破坏。现如今，运营商们在风速达到125kph（78mph）的时候会关闭风机。一旦风速超过180kph（120mph），介于2级飓风和3级飓风之间（卡特里娜飓风登陆新奥尔良时时速为190kph），涡轮机可能会受到损害。尽管Jacobson说风电场的功率损耗应该保持风速低于标准，国家可再生能源实验室的工程师们正在研究如何加固涡轮机塔架和叶片。
　　
　　其他的实际问题是，一个设施或者整个地区的设施集团是否需要墨西哥湾地区或者大西洋沿岸的78000个涡轮机的能量。
　　在Jacobson针对纽约州的计划中，40%的电力来自于13000个海上涡轮机。“但是如果想要给邻国提供电力，78000个涡轮机的能量很容易消耗。”Jacobson说。全国成千上万的涡轮机都是必要的。风能的成本，即使在今天，与化石燃料相比仍是有竞争力的。Jacobson称，在美国平均发电成本大约是九美分每千瓦时，另外加上五美分每千瓦时来支付化石燃料发电厂的治理环境污染费用，因此风力发电厂的发电和其他费用总和在10~15美分每千瓦时。“风能是充满竞争力的，”他说，所以没有关于成本方面的理由去选择化石燃料发电厂。
　　
　　Jacobson的宏伟计划已经引起了越来越多公众的注意。去年十月他被邀请参加了DavidLetterman的深夜脱口秀。Letterman试着有礼貌但是不断把Jacobson描绘成有趣但可能有点疯的人。在Letterman指出石油公司不会喜欢Jacobson的计划之后，他要求工程师直视镜头并且“告诉大家一切都会好的。”Jacobson脸不红心不跳地照做了。他额外做了一个关于可再生能源的小演讲。
　　
　　说到《科学美国人》关于飓风的研究，Jacobson指出需要注意的是，“我不只是关注风能。我们需要太阳能，风能，水能，地热能……但风能已经启动，它提供了美国4.5%的电力。我正在寻找应对能源需求，健康和气候影响的最好的办法。我并不主张什么，这只是科学。如果燃煤是最环保的选择，我也会推广，但它并不是。”
　　
　　看到媒体和大众对于飓风研究的反应是件有趣的事。一个激烈反对的意见是风力涡轮机会杀死很多鸟。Jacobson甚至对于这个观点也有科学的回应。亚洲与全球化中心的BenjaminSovacool研究发现风电场发电每千兆瓦，就会造成0.3到0.4个鸟类死亡。化石燃料发电厂每千兆瓦时则会造成5.2例死亡，包括矿业、生态环境破坏、酸雨、汞污染以及气候变化的影响。“化石燃料发电，”Jacobson总结道，“每千瓦时比风力发电杀死的鸟多达十倍。”
关键词：风电场 飓风

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