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嘉興尖山陸上風(fēng)電場｜陳俊華 攝
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臺州大陳島海上風(fēng)電場｜大陳島開發(fā)建設(shè)管委會 提供$ H* F% j2 |$ ?$ F
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臨海括蒼山風(fēng)電場｜程夢玨 攝
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這些風(fēng)電場，為地方經(jīng)濟(jì)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(fēng)車轉(zhuǎn)得這么慢悠悠的，轉(zhuǎn)一圈能產(chǎn)出幾度電？ ![]() # L* J( h' t' `* v- z% F8 Q
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我們先從風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理說起。
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風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由葉輪、機(jī)艙、塔筒等基礎(chǔ)部件組成。它的發(fā)電原理很簡單：機(jī)組利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉輪旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，發(fā)電機(jī)再將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，然后電能通過集電線路輸送到風(fēng)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(fēng)電了。 - `' q7 T9 n! g/ U1 X5 ]
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括蒼山風(fēng)力發(fā)電機(jī)｜陳懷穎 攝 & n: l1 _% \3 z# [
可一個風(fēng)電場都由幾十甚至上百組風(fēng)車組成，這么多風(fēng)車是如何運作的呢？ 每一臺風(fēng)車都由風(fēng)電場的“中樞大腦”——主控室控制，負(fù)責(zé)風(fēng)電機(jī)組運行的工作人員24小時全天候監(jiān)測，保證風(fēng)車的安全與健康。 & ]7 |& a2 ]/ R' I7 C
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下面我們說回開頭的問題，風(fēng)車葉子轉(zhuǎn)一圈，能發(fā)多少度電？ 一般情況下，風(fēng)速只要達(dá)到3米/秒（微風(fēng)拂面的感覺），風(fēng)車就可以旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
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以1500千瓦的風(fēng)機(jī)機(jī)組為例，機(jī)組葉片大約有35米長（約12層樓高）。風(fēng)力發(fā)電機(jī)每轉(zhuǎn)動一周，大概需要4-5秒（但這時的葉尖速度可達(dá)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(fēng)力發(fā)電機(jī)，每年可以減排3000噸二氧化碳、15噸二氧化硫、9噸二氧化氮。 % ^$ Z4 L3 _4 j, @2 Z4 b+ p
像黃巖西部山區(qū)的風(fēng)電場，項目總用地面積1.6727公頃，安裝了28臺單機(jī)容量為1500千瓦的風(fēng)電機(jī)組，總裝機(jī)規(guī)模為42000千瓦，每年上網(wǎng)電量可達(dá)8414萬千瓦時。 7 c& Q; s# T3 f& A" y
那風(fēng)力發(fā)電是不是風(fēng)越大越好？
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根據(jù)能量守恒定律，的確風(fēng)速越大提供的電能就越多，但我們的風(fēng)能轉(zhuǎn)換器在風(fēng)速達(dá)到一定數(shù)值時，會因為強(qiáng)度過大而損壞，而且事實上，發(fā)電量不取決于葉片轉(zhuǎn)速。 2 E4 {, T: }: g2 P4 m
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因為風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)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)速非常快（相當(dāng)于油門踩到底），但通過變速箱傳動到發(fā)電機(jī)裝置當(dāng)中仍然是較為恒定的低速（相當(dāng)于車子還是跑不快），有了這么個裝置，也變向起到了保護(hù)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(fēng)機(jī)的葉片越大，功率越大，相應(yīng)發(fā)電量就越多。 8 I( p9 {, E) t: i/ D
接著問題又來了，那風(fēng)也不會乖乖聽話，只往一個方向吹呀？
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不用擔(dān)心，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的頭部集成有傳感器和偏航系統(tǒng)，一旦風(fēng)向標(biāo)與風(fēng)速儀采集到風(fēng)向與風(fēng)速變化，偏航系統(tǒng)就會督促偏航電機(jī)調(diào)整機(jī)艙位置，使其平穩(wěn)地對準(zhǔn)風(fēng)向，最大效率利用風(fēng)能。
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風(fēng)力發(fā)電有陸上和海上之分 7 p0 d% q D' j7 z/ j
風(fēng)電還細(xì)分為陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電。像黃巖布袋山、臨海括蒼山、溫嶺東海塘等都屬于陸上風(fēng)電場，而像椒江大陳島風(fēng)電場和玉環(huán)科嘯風(fēng)電場便屬于典型的海上風(fēng)電場。 ( @' X' R( b+ y5 `
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位于大寺基山脊上的黃巖優(yōu)能風(fēng)電場｜王躍國 攝 ![]() + {# W; Q* G% [& v* I; T
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兩者在建設(shè)成本上有很大差異。一般來說海上風(fēng)電場是陸上風(fēng)電場建設(shè)成本的兩倍，運維費用是陸上風(fēng)電場的2-4倍。這主要是由于海上施工條件差，施工難度高，再加上海上風(fēng)電遠(yuǎn)離岸邊，臺風(fēng)、風(fēng)暴潮等不利海況也會對風(fēng)電運維造成較大影響。
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為什么我們要繼續(xù)往海上發(fā)展風(fēng)電呢？ 9 h5 g( f$ L- [: w3 I
大海廣袤無垠，具有豐富的風(fēng)能資源，海上風(fēng)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(fēng)電高出20%-40%。換句話說，潛力“杠杠的”。實現(xiàn)碳達(dá)峰，風(fēng)電大有可為。
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風(fēng)能是可再生能源，非常環(huán)保。而且風(fēng)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(hù)、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。 " V, Y% V |8 V/ Z4 ~: U' k
但是，風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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)。
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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(jī)組，向鄰近區(qū)域的進(jìn)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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發(fā)表于 2023-6-26 14:01:35
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