嘉興尖山陸上風(fēng)電場|陳俊華?攝
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
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?
今天就來告訴你答案~
我們先從風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理說起。
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。
括蒼山風(fēng)力發(fā)電機(jī)|陳懷穎 攝
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(yùn)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(yùn)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。
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。
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。
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。
那風(fēng)力發(fā)電是不是風(fēng)越大越好?
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(shí)上,發(fā)電量不取決于葉片轉(zhuǎn)速。
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。
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?
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。
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。
位于大寺基山脊上的黃巖優(yōu)能風(fēng)電場|王躍國 攝
溫州南麂島海上風(fēng)電場|溫州公司提供
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(yùn)維費(fèi)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(yùn)維造成較大影響。
為什么我們要繼續(xù)往海上發(fā)展風(fēng)電呢?
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(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,風(fēng)電大有可為。
舟山六橫海上風(fēng)電場|張帆?攝
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(fèi)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(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)。
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(shí)現(xiàn)新能源的大規(guī)模消納。
國網(wǎng)浙江電力曾提出建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)下多元融合高彈性電網(wǎng),提出通過加快儲能建設(shè),實(shí)現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲”高效互動,解決新能源消納問題。隨著“30·60目標(biāo)”的提出,國家層面鼓勵新能源的發(fā)展,這給風(fēng)電的大規(guī)模開發(fā)提供了很好的契機(jī)。
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