2022年风能和太阳能发电量占全球总发电量的12%与此相关世界电力碳排放强度降至历史最低水平清洁能源正在重塑全球能源发展态势从百余年前风力发电雏形初现起我们从未停止过探索清洁能源的脚步紧跟国家战略步伐三峡人如何打造了一座座风能转化“基地”又将如何提升风电效率与质量更好“驭风前行”捕风“纤微无所不入，广大无所不充。
经营八荒之处，宛转毫毛之中。
”风畅快于寰宇之间也栖息于古人浪漫的笔锋中从汉末悲风到隋唐风云壮丽风是时代沉浮的侧写“爆竹声中一岁除春风送暖入屠苏”风又是人间烟火的描摹实际上古人对风的理解和想象并非只有浪漫在交通运输中东汉《释名》记载“随风张极曰帆，使舟疾泛泛然”▲二千料海船模型（中国国家博物馆藏，据南京静海寺残碑记载，郑和船队曾配备此类大型船只） （视觉中国供图）在农业领域木杴、飏篮、风车等广泛应用于谷物清选与排水灌溉▲中国古代用于灌溉农田的水车 （视觉中国供图）百年前从劲风中收获滚滚能源的美好想象变成现实风也从“抟之不可得，系之不可留”真正变成“好风凭借力”1891年世界上第一座风力发电站在丹麦建成▲意大利邮票上的早期风电机组示意图 （视觉中国供图）之后美国、苏联、瑞典等国利用航空工业的旋翼技术研制出小型风力发电装置开启了人类利用风能的新时代▲黑龙江伊春老白山风电场 （三峡能源供图）随后不同类型的风电机组相继问世从两叶片、四叶片到三叶片风能以电为名“涌入”千家万户现代风机设计仍旧效仿百年前的“极简风”风吹动叶片带动发电机转子旋转通过切割磁感线产生感应电流风能就此转化为电能原理虽然简单但其中细节却蕴藏着巧思与打磨随着风电机组向大功率迭代从叶轮、发电机到传动装置、偏航装置、塔筒等任何一个部件都要经受极端工况的考验▲海上吊装16兆瓦大风机 （三峡物资公司供图）以叶片为例从几十米至上百米像一片展开的“翅膀”其截面也被称为翼型界面如此一来空气流过时“翅膀”顶部、底部形成压力差便可推动叶片旋转不过，低速旋转并不能产生有效的电力输出为此，还需要控制叶片旋转的变桨系统提升转速的齿轮箱以及位于机舱顶部的风速风向传感器等紧密“合作”才能完成从风能到电能的转换▲海上风机塔筒吊装 （三峡能源供图）叶片之外发电机、偏航系统、塔架等部件彼此紧密耦合这使得风机产业链纵向长且横向交叉广对国家综合工业能力提出挑战上个世纪八十年代我国还不具备建设风电场的技术能力我国第一座风电场——马兰风电场在山东省荣成市并网发电时只有3台从丹麦引进的风机工程师们拿着“外国货”反向拆装从一个个零部件开始研究开启了一场长达40多年的升级之路▲新疆乌鲁木齐达坂城风力发电场全景航拍1999年中国第一台国产风机S600亮相新疆达坂城成为中国风电设备国产化的开端2021年底全球首台抗台风型漂浮式海上风机在我国首个百万千瓦级海上风电项目——三峡阳江沙扒海上风电场并网发电海上风电向深远海迈进▲三峡阳江沙扒海上风电场 摄影：王璐2023年夏天福建省平潭外海上由三峡集团牵头研发的超大容量海上风机矗立海上▲16兆瓦海上风电机组安装 海报设计：阎泽群风机叶片长123米扫风面积相当于7个标准足球场每年可输出清洁电能6600万千瓦时足以提供3.6万户三口之家一年的正常用电万家灯火背后机组与国产大飞机C919我国第三艘航空母舰福建舰等硬核重器入选“2022年度十大国之重器”2023年10月首台100%国产化大风机在江苏射阳下线从陆地到海洋从3兆瓦到10+兆瓦“中国造”风机经历了重重挑战与试炼捕风生电风机亦已成为中国“智”造的名片此时我们才走完风力发电的第一步当风机阵列扎根在沙漠、海洋、极寒之地时滚滚电能要如何接入电网点亮千家万户？▲我国海拔最高风电场——西藏措美哲古风电场 （资料图片）送风尽管风机功率不一单台风机输出电压通常维持在690伏在经过箱式变压器、集电线路、升压变电站升压至数百甚至上千千伏后才能“搭乘”送出线路翻山越岭完成输电接力▲吉林白城风电场 （资料图片）茫茫海面送电入网将面临更大挑战让我们将视野投向黄海海域江苏大丰H8-2风电场风机阵列离岸约80公里遥远的输电线路上除了海缆自身的热损耗还有一个不容忽视的问题电容效应如果将导线和大地想象为盛装着电荷的“容器”交流电传输时这个巨大的“电容器”通过不断充放电形成感应电流进而产生无功功率影响输电效率因此远距离传输交流电要装设无功补偿装置也就是高压电抗无功补偿站（简称“高抗站”）▲江苏大丰H8-2海上风电场高抗站 （三峡能源供图）茫茫海面上亚洲首座220千伏海上高抗站迎风矗立这座约四层楼高两个标准足球场大小的“大块头”配备有电抗器、变压器和新型储能系统等设备通过抵消感应电流保障海上风电远距离交流输电的稳定与效率不过，高抗站并非十全十美当风电场离岸越来越远不仅需要建设高抗站输电线路铺设也将更为复杂怎么解决？工程师想到了一个办法由于直流电没有电容效应柔性直流输电方案应运而生相较于传统直流与交流输电柔性直流输电电缆数量少、热损耗低更可以根据电网需求灵活调节电压就在10年前柔性直流输电技术只被少数国外电力企业掌握我国起步较晚却“弯道超车”建成了多项亚洲第一、世界第一2011年7月亚洲首个具有自主知识产权的柔性直流工程——上海南汇风电场柔性直流输电工程投运2015年福建厦门±320千伏柔性直流输电科技示范工程正式投运刷新了电压等级和输送容量的世界纪录2021年江苏如东黄海海面上三峡如东柔性直流输电工程投运这是国内首个采用柔性直流输电技术的海上风电项目所使用的是目前世界容量最大、电压等级最高、体积最大的海上换流站▲三峡如东海上换流站这座重达22000吨的“大块头”面积近乎一个标准足球场负责汇集110万千瓦容量生产的电能可满足100万户家庭一年的正常用电需求这座“大块头”将有效解决海上远距离输电损耗的问题为我国风电走向深远海打下“前站”风起数据显示全球可利用的风能为200亿千瓦比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍其中，我国可开发利用的风能储量约10亿千瓦▲三峡能源江苏大丰海上风电场 （三峡能源供图）而与资源丰富度相对应的是相较于火电、水电、核电风能资源并不稳定的现实为了克服风大电多、风停电少的现实电网会接入火电与抽水蓄能电站用以“削峰填谷”可这也使风电入网依赖于调峰电站的规模有没有可能让风电来得“更稳些”？这甚至要成为风电场建设之初就要解决的问题为此储能技术应运而生在用电低谷时将电力储存起来等到用电高峰再释放应对高比例新能源接入这一挑战2020年6月国家发展改革委、国家能源局印发《关于做好2020年能源安全保障工作的指导意见》要求推动储能技术应用鼓励电源侧电网侧和用户侧储能应用鼓励多元化的社会资源投资储能建设仅两年之后中国已成为全球新型储能项目新增占比最大的市场而加强电站与电网友好互动不仅需要硬件的配合更是一场基础设施建设的“硬仗”内蒙古茫茫草原上三峡乌兰察布新一代电网友好绿色电站示范项目坐落于此这是国内首个储能配置规模达到千兆瓦时的新能源场站▲三峡乌兰察布新一代电网友好绿色电站 摄影：徐强风机阵列旁如“蜂巢”般精密排布的磷酸铁锂储能电池组可储存110台5兆瓦风机满发2小时产生的电能为电网系统调峰调频“打辅助”▲三峡乌兰察布新一代电网友好绿色电站储能系统航拍 摄影：徐强硬件上看电站只是多了一个储能单元但这却是“质”的改变比如，当有“余电”时储能系统将优先储存风能还是太阳能？当用电量陡增是选择加大风机与光伏出力还是释放储能系统中的电能？几乎每分每秒电站都在做着类似的“选择题”由三峡集团联合相关方研发的“智慧联合集控系统”如同一个反应迅速、判断精准的“指挥官”通过人工智能等技术将气象与负荷数据“集入脑中”通过优化计算分配至站内风光储单元生成高效行动广袤草原长风渐劲中国风电人靠着自主开发的决策系统捕捉瞬息而动的风可控且持续地送入电网从捕风到驭风从“跟跑”到“领跑”中国风电人的征程指向星辰大海——向东走漂浮式风电加速进军深远海域向西行“风光水火储”能源基地蓝图已绘向天望高空风力发电技术写入国家重点研发计划指南向未来而去中国风电不只要做大 更要做精做强这不仅仅是一场资源、技术和人力的投入更依赖于国家对新型电力系统发展的规划只有在更加开放、更加深入的国际合作中才能走向进步▲三峡集团投资并购的德国梅尔海上风电项目全景 （三峡国际供图）无论是风能还是太阳能、水能、核能能源不仅关乎一家一户的蔬饭餐暖一国一地的经济民生最终还要面对气候这一关乎人类自身的命题世界气象组织发布《2023年全球气候状况报告》指出从山峰到海洋深处2023年气候变化均在继续我们对能源的探索也仍在继续实现能源自由让发展与气候脱钩挑战重重但我们相信路虽远行则将至正如习近平总书记指出的“应对气候变化的全球努力是一面镜子，给我们思考和探索未来全球治理模式、推动建设人类命运共同体带来宝贵启示。
”本文作者：王璐
