在浙江: f$ @. O5 n+ Z: z `+ U* c+ n
4 f% {8 @! D1 J4 I% s/ U5 R
嘉兴尖山陆上风电场｜陈俊华 摄
* i* M: _2 t5 c2 |8 c' a  " b/ k$ c2 R6 L7 p A* Y: ~8 g# Y
台州大陈岛海上风电场｜大陈岛开发建设管委会 提供; \7 s9 J3 l' J5 A( a1 X
 r" P. [5 Z1 @# u
临海括苍山风电场｜程梦珏 摄2 T+ b* }& F* A* D# X# b
* ~& v* \8 n# g
这些风电场，为地方经济发展提供了源源不断的绿色动力。相信有不少小伙伴都有过这样的疑惑：这风车转得这么慢悠悠的，转一圈能产出几度电？  . Z( X( K" j$ a0 W
2 A& W5 P& Y2 [9 {2 T
我们先从风力发电机的发电原理说起。
+ ^# `, D2 c: J5 ^3 T1 G0 }# k
; U& _. \# w& k7 T/ b! k# \8 X
3 v6 U. n$ R4 a; ]: t& `$ x% O, ?
风力发电机组由叶轮、机舱、塔筒等基础部件组成。它的发电原理很简单：机组利用风力带动风车叶轮旋转，将风能转化为机械能，发电机再将机械能转化为电能，然后电能通过集电线路输送到风电场升压站，升压后再输送到电网，就可以变成千家万户使用的清洁风电了。 4 L& z: f% _- a% }+ [- k+ J3 V
& J( R% p- e- t( e/ @7 }9 Z, K5 @
7 n* U, Q a( ~0 D* Z9 M3 p A
可一个风电场都由几十甚至上百组风车组成，这么多风车是如何运作的呢？ 每一台风车都由风电场的“中枢大脑”——主控室控制，负责风电机组运行的工作人员24小时全天候监测，保证风车的安全与健康。 / L+ O' T( t5 t3 N. I% v: }5 Z
% M+ ]& k" R( c' |8 G% S e7 A+ ^
0 {2 S* i9 j4 l" a- X% |
下面我们说回开头的问题，风车叶子转一圈，能发多少度电？ 一般情况下，风速只要达到3米/秒（微风拂面的感觉），风车就可以旋转发电。 & l4 o* I" m0 T( m
. {6 z& D3 {, u: k6 K0 v
) }0 T; D% x2 I$ j
以1500千瓦的风机机组为例，机组叶片大约有35米长（约12层楼高）。风力发电机每转动一周，大概需要4-5秒（但这时的叶尖速度可达280多公里每小时，堪比高铁速度），可以产生约1.4度电。在正常满功率的情况下，一天的发电量就可供15个家庭使用1年。这样一台风力发电机，每年可以减排3000吨二氧化碳、15吨二氧化硫、9吨二氧化氮。
, m4 v6 G+ h" D! s
像黄岩西部山区的风电场，项目总用地面积1.6727公顷，安装了28台单机容量为1500千瓦的风电机组，总装机规模为42000千瓦，每年上网电量可达8414万千瓦时。 3 ?( C s( f8 g# g5 i4 \
那风力发电是不是风越大越好？
( N( b: h: M5 W: ]7 H
根据能量守恒定律，的确风速越大提供的电能就越多，但我们的风能转换器在风速达到一定数值时，会因为强度过大而损坏，而且事实上，发电量不取决于叶片转速。 7 H9 e* I- Y U
 7 u! s. G9 n9 j' ` R8 B* a3 b
I5 j/ C: R& j% G1 `7 y8 n; f
因为风力发电机机组中存在一个类似汽车变速箱的装置，比如变速箱挂到1档，那么即使叶片转速非常快（相当于油门踩到底），但通过变速箱传动到发电机装置当中仍然是较为恒定的低速（相当于车子还是跑不快），有了这么个装置，也变向起到了保护作用。而在叶片恒定转速的情况下，叶片受力增加，功率就会增加，风机的叶片越大，功率越大，相应发电量就越多。 7 c& A5 T3 {: X e% E! X" L1 b
接着问题又来了，那风也不会乖乖听话，只往一个方向吹呀？ # {0 k7 W' b" v
不用担心，风力发电机的头部集成有传感器和偏航系统，一旦风向标与风速仪采集到风向与风速变化，偏航系统就会督促偏航电机调整机舱位置，使其平稳地对准风向，最大效率利用风能。
) M n7 |5 _. d6 A- X# I4 ]: l ]. w
风力发电有陆上和海上之分 , {2 T. c- |3 f8 p- `# P
风电还细分为陆上风电和海上风电。像黄岩布袋山、临海括苍山、温岭东海塘等都属于陆上风电场，而像椒江大陈岛风电场和玉环科啸风电场便属于典型的海上风电场。
# Y" V4 l: s2 P; S/ O; I5 h
% ]% b( ?4 o$ Q' |
m% F. Q0 }* u6 s* H" g4 M$ i9 i; Q
8 S1 }1 O$ @. c4 T4 Q5 d: U* J# O
两者在建设成本上有很大差异。一般来说海上风电场是陆上风电场建设成本的两倍，运维费用是陆上风电场的2-4倍。这主要是由于海上施工条件差，施工难度高，再加上海上风电远离岸边，台风、风暴潮等不利海况也会对风电运维造成较大影响。 ( h5 ^- O! W, e7 z7 S+ R4 W( V
为什么我们要继续往海上发展风电呢？ $ {/ s3 _6 k8 e( a* w
大海广袤无垠，具有丰富的风能资源，海上风电发电利用小时数高、不占用土地、不消耗水资源，适宜大规模开发，发电效率普遍比陆上风电高出20%-40%。换句话说，潜力“杠杠的”。实现碳达峰，风电大有可为。
2 c0 [$ c3 I7 X, {7 B7 Q
 * k" ]% q y, v7 @; d# x- s
: g5 S7 a6 G1 D. o- s
风能是可再生能源，非常环保。而且风能设施对生态环境影响较小。虽然前期投入较大，但相比水电和火电，后期维护、管理费用极低，是目前新能源领域中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展的发电方式之一。 " C2 W! A$ U+ t4 i( b
但是，风是一种间歇性可再生能源，在短时间内的功率变化很大，但长时间的功率较为稳定。这使得风力发电无法根据需求而增减发电，不能作为基载电力来源。因此，风力发电必须与其他的电力来源或储存设施一起使用，才能够提供稳定的电源。随着地区的风力发电增加，可能需要更多像是火力发电、核能发电的常规能源作为备用，或是升级电网。 + X9 E4 F" X+ z! {5 N2 ?5 M8 F
不过，可以使用电力管理技术来解决这些问题，像是调度不同的再生能源与不同地理分布的发电机组，向邻近区域的进出口电源、存储能量等方法。因此，目前电网公司都在探索如何实现新能源的大规模消纳。
7 d# V- H; e. R6 _3 @" R | 
发表于 2023-6-26 14:01:35
