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三峡能源研究笔记之三:风力发电的基本原理

放大字体  缩小字体 发布日期:2023-02-10   来源:海上风电   作者:风力发电机   浏览次数:73
核心提示:风力发电作为重要的清洁能源之一,经过多年的发展,已经成为一种技术比较成熟、成本低于火电、发电时间持续提高的发电模式,与光伏发电一道,堪称未来的“清洁能源双雄”。对于运用大自然无处不在的风,人类一直在探索和创新,从最早利用风来驱动帆船,到后来运用风来推动水车灌溉农田,再到现在的风力发电。可以说,风能为我们的衣食住行都提供了能量。回到风力发电,其原理可以说非常简单,简而言之就是能量之间的相互转换。首先风能带动风叶快速转动,将风能转化成机械能,风叶的转动又带动机舱里面的发电机产生电能,然后再通过升压等一系列操作

   

风力发电作为重要的清洁能源之一,经过多年的发展,已经成为一种技术比较成熟、成本低于火电、发电时间持续提高的发电模式,与光伏发电一道,堪称未来的“清洁能源双雄”。
对于运用大自然无处不在的风,人类一直在探索和创新,从最早利用风来驱动帆船,到后来运用风来推动水车灌溉农田,再到现在的风力发电。
可以说,风能为我们的衣食住行都提供了能量。
回到风力发电,其原理可以说非常简单,简而言之就是能量之间的相互转换。
首先风能带动风叶快速转动,将风能转化成机械能,风叶的转动又带动机舱里面的发电机产生电能,然后再通过升压等一系列操作后通过电网输送到千家万户,零排放的清洁电源由此诞生。
从上面可以看出,风力发电的两个核心部件是风叶和发电机(机舱),这是将风能转换为机械能再转换为电能的主要功臣,也是风力发电成本的大头。
其余部件还有支撑风叶和机舱的塔筒,以及地面和海上的基础平台,以上四个部件即构成了我们常见的风力发电机组。
风力发电的主要部件虽然风力发电机组发电原理简单,组件构成也不多,但其中的技术含量却不低,包括部件的稳固性和耐久性、电能的转换效率等,特别是海上风电项目的建造技术、发电技术和输电技术(海底电缆),都具有较高的技术含量,这也导致风力发电行业比光伏发电行业的进入门槛更高,发展护城河也相对更宽。
我们日常观察风力发电设备,可以发现一个有趣的现象,那就是风叶的转动速度不快,这如何能够发出大规模的风电呢?其实,整体风叶转动的速度确实不算快,大概4秒钟转动一圈,但是由于风叶非常长,高达几十米甚至上百米。
以50米长的风叶来估算,相当于叶尖在四秒钟时间里运行了314米,速度高达78.5米/秒(262公里/小时),相当于高铁的速度,进而带动电机高速转动、快速发电。
为了防止暴风损坏风叶和电机等部件,风力发电机组还会配备刹车装置,在风叶转的太快时进行刹车。
同时还会安装传感器,实时捕捉风向、风力大小等信息,以此来不断调整风叶、电机等组件的运行状况,最大化利用风能,实现更好效率发电。

 
关键词: 风电设备 风电叶片
 
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