机器人技术可以使海上风电更便宜。来源：Jesse De Meulenaere on Unsplash

在葡萄牙海岸附近，一组水下机器人正在扫描风电场的涡轮机底座，并在空中无人机检查叶片时寻找损坏迹象。该活动是降低检查成本，保持风力涡轮机运行更长时间并最终降低电价的项目的一部分。

到2020年，风力发电占欧盟可再生能源发电量的三分之一以上，预计海上风能将在未来几年做出越来越大的贡献。丹麦于1991年成为世界上第一个海上风电场的所在地，欧洲是该领域的全球领导者。

尽管如此，在海洋中运行风电场是昂贵的，并增加了这种清洁能源的总体成本。此外，该行业的亚洲公司正在取得进展，增加了欧洲工业保持竞争优势的需求。

降低成本

“高达30%的运营成本与检查和维护有关，”葡萄牙INESC TEC研究协会的João Marques说。

其中大部分来自派遣维护人员乘船检查和维修海上风电基础设施。

ATLANTIS项目正在探索机器人如何在这方面提供帮助。最终目标是降低风能的成本。

水下机器、在水面上行驶的车辆和空中无人机只是正在测试的一些机器人。他们使用视觉和非视觉成像等技术以及声纳的组合来检查基础设施。例如，红外成像可以识别涡轮叶片中的裂缝。

该项目进行的研究表明，基于机器人的技术可以将维修船在风电场的工作时间增加约35%。

更高的安全性

费用不是唯一的考虑因素。

“我们也有一些安全问题，”ATLANTIS项目的高级研究员Marques说。

让人们从船上转移到涡轮机平台，潜入海浪下检查锚点并缩放涡轮机塔架是危险的。

只有当波浪高度小于1.5米时，人们才能安全地从船上转移到涡轮机平台。相比之下，机器人检查和维护系统可以在波浪高达2米的海洋中部署。

此外，更轻松、更安全的维护将增加风电场全面运行的时间。在冬季，通常无法进行海上检查和维护，必须等待春季或夏季天气好转。

“如果你在一个月内在风电场或特定涡轮机上遇到问题，而你无法访问它，则需要停止它，直到有人可以到达它，”马克斯说。

能够在更高的波浪中工作意味着可以更快地解决风电场关闭的原因。

首创

该项目的试验场基于大西洋的一个真正的海上风电场，距离葡萄牙北部城市维亚纳堡20公里。这是欧洲首创。

“我们需要一个地方来实际测试这些东西 - 一个人们可以真正开发自己的机器人的地方，”马克斯说。

除了自己的机器人技术外，ATLANTIS还旨在帮助其他研究团队和公司开发自己的此类系统。

活跃在这一尖端领域的欧洲研究人员和企业应该能够从今年年初开始预订使用这些设施的时间。

损害预防

降低维护成本的另一种方法是首先减少损坏和维修需求。最近结束的FarmConners项目试图通过广泛使用一种称为风电场控制（WFC）的技术来实现这一目标。

当受到风的冲击时，涡轮机从气流中提取能量。结果，涡轮机后面的流动具有降低的能量，这种现象称为阴影。由于叶片和塔架上能量负荷的分布不均匀，一些涡轮机比其他涡轮机受到的损坏更大。

WFC旨在平衡整个农场的风能分布，丹麦技术大学的项目联合协调员Tuhfe Göçmen表示。

有几种方法可以减轻阴影的影响。一是涡轮机错位。涡轮机可以稍微转动，而不是直面风，以便阴影效果远离后面的涡轮机。

涡轮机三个叶片的螺距和转速也可以改变。虽然这减少了涡轮机产生的能量，但它为涡轮机留下了更多的收获。

网格友好

除了减少磨损和维护成本外，WFC还可以提高风电场的生产力，并帮助它们以电网更容易处理的方式发电。

包括风力发电在内的可再生能源通常在高峰和低谷中产生。有时，峰值或功率激增会使电网过载。

根据Göçmen的说法，通过涡轮机一起工作，可以平衡发电，为电网提供更一致和稳定的输入。

“如果我们共同控制涡轮机，它只会更有效率，”他说。

研究表明，这种风电场控制可以将欧盟所有风电场的功率输出提高1%。

这相当于一个400兆瓦风电场的两倍，建造成本约为1.2亿欧元，丹麦技术大学的FarmConners联合协调员Gregor Giebel表示。

这项技术也很容易实施，因为大多数风力涡轮机都可以控制和调整，以WFC所需的方式运行。风电场只需更新其控制软件即可。

根据Göçmen的说法，WFC技术有很多商业利益，使其成为欧洲扩大风能使用的一种有前途的方式，

他说，这是“低成本和潜在的高收益”。