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    海上風電:風葉轉一圈能發多少電?

    風電場為地方經濟發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,我們要先從風力發電機的發電原理說起。

     

    風力發電機組由葉輪、機艙、塔筒等基礎部件組成。它的發電原理很簡單: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,一天的發電量就可供15個家庭使用1年。這樣一臺風力發電機,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,發電量不取決于葉片轉速。

    因為風力發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,風力發電機的頭部集成有傳感器和偏航系統,一旦風向標與風速儀采集到風向與風速變化,偏航系統就會督促偏航電機調整機艙位置,使其平穩地對準風向,最大效率利用風能。

     

    為什么要發展海上風電?

    大海廣袤無垠,具有豐富的風能資源,海上風電發電利用小時數高、不占用土地、不消耗水資源,適宜大規模開發,發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,非常環保。而且風能設施對生態環境影響較小。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、最具規模開發條件和商業化發展的發電方式之一。

    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定。這使得風力發電無法根據需求而增減發電,不能作為基載電力來源。因此,風力發電必須與其他的電力來源或儲存設施一起使用,才能夠提供穩定的電源。隨著地區的風力發電增加,可能需要更多像是火力發電、核能發電的常規能源作為備用,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電機組,向鄰近區域的進出口電源、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模消納。

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