什么是風(fēng)力發(fā)電?

: 電力網(wǎng); 2020-06-09; 來源：中科院地質(zhì)地球所; 瀏覽：

　　風(fēng)力發(fā)電廠(Wind Farm)，簡稱風(fēng)電廠，是利用風(fēng)來產(chǎn)生電力的發(fā)電廠，屬于可再生能源發(fā)電廠的一種。目前，為了低碳環(huán)保可持續(xù)發(fā)展，世界各國相繼將發(fā)展再生能源列為重要目標(biāo)，而在此情形下，風(fēng)力發(fā)電廠也就成為各國首選的能源發(fā)展重點(diǎn)。在附加價值方面，風(fēng)力發(fā)電廠除了可供給電力外，亦提供了寓教于樂、觀光、休閑、環(huán)境美化等各項(xiàng)功能。

　　今天小編帶領(lǐng)大家認(rèn)識一下風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、歷史，介紹一下風(fēng)力發(fā)電場的類型和世界各國風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀。

　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)

　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)可簡稱風(fēng)機(jī)，是構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電廠的必要條件之一，主要由塔架、葉片、發(fā)電機(jī)等三大部分所構(gòu)成。除此之外，還具備自動迎風(fēng)轉(zhuǎn)向、葉片旋角控制及監(jiān)控保護(hù)等功能。運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)速必須大于每秒2至4米(依發(fā)電機(jī)不同而有所差異)不等，但是風(fēng)速太強(qiáng)(約每秒25米)也不行，當(dāng)風(fēng)速達(dá)每秒10至16米時，即達(dá)滿載發(fā)電。由于每座風(fēng)力發(fā)電機(jī)皆可獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，故每座風(fēng)力發(fā)電機(jī)均可視為單獨(dú)的風(fēng)力發(fā)電廠，是屬于一種分散式發(fā)電系統(tǒng)。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖

　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展歷史

　　風(fēng)力機(jī)最早出現(xiàn)在三千年前,當(dāng)時主要用于碾米和提水。第一臺水平軸式風(fēng)力機(jī)出現(xiàn)在十二世紀(jì)。

　　1887-1888年冬，Brush安裝了一臺被現(xiàn)代人認(rèn)為是第一臺自動運(yùn)行且用于發(fā)電的風(fēng)力機(jī)。

　1897年，丹麥的氣象學(xué)家保羅·拉·庫爾(Poul La Cour)發(fā)明了兩臺實(shí)驗(yàn)風(fēng)力機(jī)，安裝在丹麥Askov Folk 高中。此外，la Cour于1905年創(chuàng)立了風(fēng)電工人協(xié)會。到 1918年，丹麥約有120個地方公用事業(yè)擁有風(fēng)力發(fā)電機(jī)，通常的單機(jī)容量是20-35KW，總裝機(jī)約3MW。這些風(fēng)電容量當(dāng)時占丹麥電力消耗量的3%。

　　1980年丹麥BONUS公司生產(chǎn)了 30KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是現(xiàn)在制造商早期模型的代表。

　　1980-1981 年開發(fā)的 55KW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的出現(xiàn)是現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)工業(yè)和技術(shù)上的一個突破。隨著這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的誕生，風(fēng)力發(fā)電每度電的成本下降了約 50% 。

　　兆瓦級NEG Micon1500KW風(fēng)機(jī)，于1995年投入運(yùn)行。此型風(fēng)機(jī)最初的模式是葉輪直徑為60米。

　　多兆瓦級NEG Micon 2MW風(fēng)力機(jī)于1999年8月投入運(yùn)行。葉輪直徑為72米。

　　目前，全球安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組超過了60000部以上，機(jī)組容量大多為600至3000千瓦不等，目前主流機(jī)組為2000千瓦，最大機(jī)組為9.5兆瓦。

全球最大商用海上風(fēng)電機(jī)組MHI Vestas 164-9.5 MW

　　風(fēng)力發(fā)電廠地點(diǎn)分類

　　由于風(fēng)遇障礙物時會消耗其能量，所以風(fēng)力發(fā)電廠最好設(shè)置在開闊區(qū)域以增加能量轉(zhuǎn)換效率，此外，風(fēng)向的穩(wěn)定性亦十分重要，除可增加風(fēng)能的取得外，更能延長風(fēng)機(jī)的壽命。目前，風(fēng)力發(fā)電廠的建置地點(diǎn)大致可以歸為以下兩類：

　　陸地

　　舉凡陸地上所有地形，幾乎都可以建置風(fēng)力發(fā)電廠，不過礙于法令與飛行安全的限制，部分地區(qū)雖風(fēng)能強(qiáng)勁，但是不能發(fā)展(例如機(jī)場附近、生態(tài)保護(hù)區(qū)、候鳥或?yàn)l危鳥類經(jīng)過區(qū))。

　　比利時埃斯蒂諾蒙發(fā)電廠

　　海上

　　建置海上風(fēng)力發(fā)電廠(又稱離岸式風(fēng)力發(fā)電廠)是未來的發(fā)展趨勢。由于世界各國相繼大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，已致陸地上可建置風(fēng)電地點(diǎn)快速減少，所以目前大型風(fēng)電廠的發(fā)展大多是以海上為主。如英國的1000 兆瓦發(fā)電容量的“倫敦陣列”(London Array)風(fēng)力發(fā)電廠。除此之外，中國、丹麥、瑞典、德國亦有海上風(fēng)電廠。

倫敦陣列(London Array)

　　世界風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀

　　在風(fēng)力發(fā)電廠裝置容量上，現(xiàn)階段世界上裝置容量超過大型風(fēng)力發(fā)電廠主要位于中國、美國、印度等國家，目前對大多數(shù)國家而言，風(fēng)力發(fā)電廠的裝置容量對整體供電影響不大。近幾年隨著風(fēng)場風(fēng)力觀測技術(shù)進(jìn)步而使風(fēng)力發(fā)電量預(yù)估準(zhǔn)確性提高，使得部分國家或地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電使用率快速增加。在2017年，風(fēng)力發(fā)電于歐盟地區(qū)已占總發(fā)電量的11.7%，并首次超過水力發(fā)電量成為歐盟最大的再生能源電力來源，而其中在丹麥的風(fēng)力發(fā)電已占丹麥用電量43.4%。

　　根據(jù)全球風(fēng)能理事會 (GWEC)2019年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2019年全球風(fēng)能總?cè)萘砍^651吉瓦，中國是世界上排名第一的風(fēng)力發(fā)電國家、也是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量最大的國家。