風電場為地方經濟發(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:這風車轉得這么慢悠悠的,轉一圈能產出幾度電?
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,將風能轉化為機械能,發(fā)電機再將機械能轉化為電能,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,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,但我們的風能轉換器在風速達到一定數值時,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,是目前新能源領域中技術最成熟、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。
不過,可以使用電力管理技術來解決這些問題,像是調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,目前電網公司都在探索如何實現新能源的大規(guī)模消納。
評論