海上風電：風葉轉(zhuǎn)一圈能發(fā)多少電？

【字體：大 中 小】 2023-06-11 10:29:21   來源： 學習強國、中閩新能源  

風電場為地方經(jīng)濟發(fā)展提供了源源不斷的綠色動力。相信有不少小伙伴都有過這樣的疑惑：這風車轉(zhuǎn)得這么慢悠悠的，轉(zhuǎn)一圈能產(chǎn)出幾度電？

要回答這個問題，我們要先從風力發(fā)電機的發(fā)電原理說起。

風力發(fā)電機組由葉輪、機艙、塔筒等基礎(chǔ)部件組成。它的發(fā)電原理很簡單：機組利用風力帶動風車葉輪旋轉(zhuǎn)，將風能轉(zhuǎn)化為機械能，發(fā)電機再將機械能轉(zhuǎn)化為電能，然后電能通過集電線路輸送到風電場升壓站，升壓后再輸送到電網(wǎng)，就可以變成千家萬戶使用的清潔風電了。

可一個風電場都由幾十甚至上百組風車組成，這么多風車是如何運作的呢？

每一臺風車都由風電場的“中樞大腦”——主控室控制，負責風電機組運行的工作人員24小時全天候監(jiān)測，保證風車的安全與健康。

一般情況下，風速只要達到3米/秒（微風拂面的感覺），風車就可以旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

以1500千瓦的風機機組為例，機組葉片大約有35米長（約12層樓高）。風力發(fā)電機每轉(zhuǎn)動一周，大概需要4~5秒（但這時的葉尖速度可達280多公里每小時，堪比高鐵速度），可以產(chǎn)生約1.4度電。在正常滿功率的情況下，一天的發(fā)電量就可供15個家庭使用1年。這樣一臺風力發(fā)電機，每年可以減排3000噸二氧化碳、15噸二氧化硫、9噸二氧化氮。

風力發(fā)電是不是風越大越好？

根據(jù)能量守恒定律，的確風速越大提供的電能就越多，但我們的風能轉(zhuǎn)換器在風速達到一定數(shù)值時，會因為強度過大而損壞，而且事實上，發(fā)電量不取決于葉片轉(zhuǎn)速。

因為風力發(fā)電機機組中存在一個類似汽車變速箱的裝置，比如變速箱掛到1檔，那么即使葉片轉(zhuǎn)速非?？欤ㄏ喈斢谟烷T踩到底），但通過變速箱傳動到發(fā)電機裝置當中仍然是較為恒定的低速（相當于車子還是跑不快），有了這么個裝置，也變相起到了保護作用。而在葉片恒定轉(zhuǎn)速的情況下，葉片受力增加，功率就會增加，風機的葉片越大，功率越大，相應(yīng)發(fā)電量就越多。

接著問題又來了，那風也不會乖乖聽話，只往一個方向吹呀？

不用擔心，風力發(fā)電機的頭部集成有傳感器和偏航系統(tǒng)，一旦風向標與風速儀采集到風向與風速變化，偏航系統(tǒng)就會督促偏航電機調(diào)整機艙位置，使其平穩(wěn)地對準風向，最大效率利用風能。

為什么要發(fā)展海上風電？

大海廣袤無垠，具有豐富的風能資源，海上風電發(fā)電利用小時數(shù)高、不占用土地、不消耗水資源，適宜大規(guī)模開發(fā)，發(fā)電效率普遍比陸上風電高出20%~40%。換句話說，潛力“杠杠的”。實現(xiàn)碳達峰，風電大有可為。

風能是可再生能源，非常環(huán)保。而且風能設(shè)施對生態(tài)環(huán)境影響較小。雖然前期投入較大，但相比水電和火電，后期維護、管理費用極低，是目前新能源領(lǐng)域中技術(shù)最成熟、最具規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展的發(fā)電方式之一。

但是，風是一種間歇性可再生能源，在短時間內(nèi)的功率變化很大，但長時間的功率較為穩(wěn)定。這使得風力發(fā)電無法根據(jù)需求而增減發(fā)電，不能作為基載電力來源。因此，風力發(fā)電必須與其他的電力來源或儲存設(shè)施一起使用，才能夠提供穩(wěn)定的電源。隨著地區(qū)的風力發(fā)電增加，可能需要更多像是火力發(fā)電、核能發(fā)電的常規(guī)能源作為備用，或是升級電網(wǎng)。

不過，可以使用電力管理技術(shù)來解決這些問題，像是調(diào)度不同的再生能源與不同地理分布的發(fā)電機組，向鄰近區(qū)域的進出口電源、存儲能量等方法。因此，目前電網(wǎng)公司都在探索如何實現(xiàn)新能源的大規(guī)模消納。

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