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嘉興尖山陸上風電場｜陳俊華 攝
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臺州大陳島海上風電場｜大陳島開發建設管委會 提供
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臨海括蒼山風電場｜程夢玨 攝
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這些風電場，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？ ![]()
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我們先從風力發電機的發電原理說起。 & i4 L8 R) a3 U4 ]2 v s) u
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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。
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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。
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下面我們說回開頭的問題，風車葉子轉一圈，能發多少度電？ 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。
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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。
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像黃巖西部山區的風電場，項目總用地面積1.6727公頃，安裝了28臺單機容量為1500千瓦的風電機組，總裝機規模為42000千瓦，每年上網電量可達8414萬千瓦時。 # @* H, J0 y7 ~/ h' B6 {
那風力發電是不是風越大越好？ / L$ m5 _5 ?& U1 X$ k: P% B
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。 7 ]8 V7 `1 w* O" | e% C
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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常快（相當于油門踩到底），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，也變向起到了保護作用。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。
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接著問題又來了，那風也不會乖乖聽話，只往一個方向吹呀？
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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。 8 }7 H! i# c5 O+ n* z5 l
風力發電有陸上和海上之分 ! b/ H) s) b7 W6 z) d
風電還細分為陸上風電和海上風電。像黃巖布袋山、臨海括蒼山、溫嶺東海塘等都屬于陸上風電場，而像椒江大陳島風電場和玉環科嘯風電場便屬于典型的海上風電場。 Z% A' B; W2 P2 k5 A4 A; l
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兩者在建設成本上有很大差異。一般來說海上風電場是陸上風電場建設成本的兩倍，運維費用是陸上風電場的2-4倍。這主要是由于海上施工條件差，施工難度高，再加上海上風電遠離岸邊，臺風、風暴潮等不利海況也會對風電運維造成較大影響。
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為什么我們要繼續往海上發展風電呢？
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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。 8 X) @ h# J/ x9 F
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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。 6 j+ E# ]# h6 ] ?
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。
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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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發表于 2023-6-26 14:01:35
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