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出品| 网易新闻学院
作者| 刘战伟，中国人民大学
“大风车吱呀吱哟哟地转，这里的风景呀真好看”，对于大风车我们从小就不陌生。不过，今天我们要说的这个大风车非彼大风车，而是SL5000海上风力发电机。
虽然，这些白色的风车在海面上显得很小，但仅它的风轮就超过40层楼高！连接风轮的机舱大到可以落直升机。
这些大风车还有印钞机一般的产能，吹着海风，每台风机在服役期间可以产出价值4亿元的电能。
（屹立在东海的SL5000风机群）
（一）风力发电机原理：如何从风中捕获电能？
风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风力发电机技术，只需要有每秒三公尺速度的微风，风机便可以开始发电。
（连接叶片和发电系统的机舱）
（二）一台风机产值4个亿，简直就是“印钞机”
6年前，中国风电装机容量超越美国成为世界第一风电大国，由于陆地风力发电有占地面积大、噪声污染等问题，海洋风电迅速形成了庞大的市场。
号称海上巨无霸的SL5000风力发电机组由中国自主研发，单机容量为5000KW。
在中国市场，一部SL5000这样的5兆瓦（5000KW）风力发电机，可以不消耗任何燃料，从空气中获取超过4亿人民币的电能，这相当于上海一天的用电总量。
（三）要想坚不可摧，海上风机需要强大的“心脏”
海上风机的核心为叶片、主机箱和塔架，其中主机箱堪称风机的“心脏”，海风产生的扭力，整机的重量都集中作用在这里，为了承受目前世界上最长的叶片所产生的巨大扭力吊车出租，主机架必须坚不可摧。
为了加工制造主机架的大型特厚钢板，需要用强力切割机，火焰温度高达3000多度，切割钢板就像切豆腐，计算机设计出来的任何形状都可精确地切割。
（运输中的SL5000风机主机箱）
同时，切割过程中采用最高灵敏度的超声波测试仪，主机架的所有焊缝，都需要经过这一道程序，确保它能够支撑风力发电机面对自然界的各种恶劣环境。
（风机主机焊接焊缝超声波检测仪监视器界面）
（四）质量检测用红宝石二手吊车，精度是头发丝的1/20
风机的轴承是另一个核心部件，因为既要受力又要运动，轴承很容易损坏，而如果在运行过程中需要更换轴承，风机获利的希望就会落空，SL5000的轴承便挑战了轴承制造的最高难度。
全世界只有三家工厂能接受这种挑战，通过使用世界上最大的三维精密检测仪，所有检测头都采用了昂贵的红宝石，最终使两层楼高的轴承，精度达到头发丝的二十分之一。
（安装红宝石检测头的精密检测仪进行轴承检测）
（五）应用材料黑科技，SL5000的叶片全世界最大最长
SL5000风机的叶片是目前世界上投入商业运行的最大最长的叶片，其运行中要承受的力量也前所未有，而要实现最大的强度和最轻的质量，要在材料上采用黑科技。
（风机叶片成品，单片全长62米）
经过不计其数地试验，科学家最终找到了理想的材料——环氧树脂，这种材料具有极好的化学和物理稳定性，但唯一的缺点是太脆弱，科学家便像给水泥加入钢筋一样在环氧树脂里面加入一些编织物sl5000风力发电机造价，形成玻璃钢。
（左：环氧树脂 右：加入编织物的树脂）
加入编织物后的树脂，厚度和重量只有原来的四分之一，强度却增加了十几倍。这就是叶片最好的材料。
500万次震动，接受最强考验
研发SL5000风机，各部位被贴上应力感应器，实验室里要模仿自然界最强的力量来考验叶片。
（风机叶片大载荷震动实验）
四个月的时间，叶片在测试中震动了500万次，相当于在非常严酷的环境中度过了20年，检测结果叶片内部结构完好无损，之后第一片叶片才被生产出来。
为了正面吹风sl5000风力发电机造价，风机还能自己转头
不同季节和天气，海上的风向会发生变化，SL5000风机具备自动对风功能。
除了能自动转动，风机的三个叶片还有“变浆”的功能，根据风速的大小，能够调整叶片的角度，改变叶片的迎风面积，获得更高的发电效率。
（风机增速齿轮箱分布图）
（六）那么大的风机，是怎么放到海面的？
SL5000风机所在的东海，海底表层淤泥厚达20米，潮流流速高达3m/s，水文条件复杂。为给风机打造安全稳定的承台，上海勘探设计院牵头开发出了淤泥沉积型多桩承台的技术。
（SL5000风机安装现场）
SL5000风机每个承台下有8根80米长的钢管桩直达海底，中国最大的海上双臂式起吊船“风范号”，与最大自行式履带吊车强强联合保障安装工作，其中的自行式履带吊车可以将800辆家用小轿车一次送上40层楼的高度。
（中国最大的海上双臂式起吊船参与安装）
结语
SL5000作为目前国内扫风面积最大且单机容量最大的风电机组，在未来几年内将成为中国海上风电主力机型。
不过，由于中国海上风电机的成本依然不低，安装和运维技术成本高，总体建设成本是陆地风机组的两倍，能否把开发成本降低到市场可以承受的程度，是挡在海上风电未来发展之路上的一块大石头。
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编辑| 李祖希
