風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)那么慢，一圈能發(fā)多少電？

在浙江，有各式各樣的風(fēng)電場

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

臨海括蒼山風(fēng)電場｜程夢玨 攝

這些風(fēng)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(fēng)車轉(zhuǎn)得這么慢悠悠的，轉(zhuǎn)一圈能產(chǎn)出幾度電？

今天小e就來告訴你答案~

我們先從風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電原理說起。

風(fēng)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(fēng)力帶動風(fēng)車葉輪旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)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(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｜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。

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)機機組為例，機組葉片大約有35米長（約12層樓高）。風(fēng)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(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，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臺單機容量為1500千瓦的風(fēng)電機組，總裝機規(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(fēng)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?dāng)于油門踩到底），但通過變速箱傳動到發(fā)電機裝置當(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)就會督促偏航電機調(diào)整機艙位置，使其平穩(wěn)地對準(zhǔn)風(fēng)向，最大效率利用風(fēng)能。

風(fēng)力發(fā)電有陸上和海上之分

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。

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。