持續(xù)的氣候變化和生態(tài)環(huán)境惡化讓世界各國(guó)高度關(guān)注環(huán)境可持續(xù)發(fā)展議題，對(duì)可再生能源的探索，以及對(duì)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)從未止步，在電力能源方面也取得了突破性的進(jìn)展。

在空曠的高山之處，我們經(jīng)常會(huì)看到隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)的大風(fēng)車，既是一道亮麗的風(fēng)景線，也是一項(xiàng)偉大的工程。這些遠(yuǎn)觀似小、近看卻為龐然大物的風(fēng)車擔(dān)著風(fēng)力發(fā)電的重任。

風(fēng)力發(fā)電是什么？

所謂的風(fēng)力發(fā)電，是指應(yīng)用新能源發(fā)電技術(shù)、風(fēng)能存儲(chǔ)技術(shù)等，經(jīng)過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)為機(jī)械動(dòng)能，再?gòu)臋C(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?dòng)能的過(guò)程。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由風(fēng)輪、機(jī)艙、塔架、對(duì)風(fēng)裝置等構(gòu)成，機(jī)艙部分涵蓋增速齒輪箱、發(fā)電機(jī)、整流罩、通風(fēng)裝置、隔音器等。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)有多種類型，從速度來(lái)看，可劃分為恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)、有限變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)和變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)。按照主軸方向和葉片形式分類，有水平軸和垂直軸兩種樣式。此外，裝機(jī)的電機(jī)有異步型和同步型之分。

上述不同類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)各異，目前，水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是世界上利用最多的形式，分屬變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)類別的“永磁同步發(fā)電機(jī)”因系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、高效，或?qū)⒊蔀槲磥?lái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主流。

風(fēng)輪作為實(shí)現(xiàn)將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動(dòng)能的重要部件，對(duì)葉片的制作材料十分考究。具備強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)等特性的材料更符合市場(chǎng)對(duì)應(yīng)用的訴求。目前使用較多的材料有玻璃鋼、混合復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)材料等。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理

在基礎(chǔ)設(shè)施搭建完備的基礎(chǔ)上，開(kāi)始利用風(fēng)力來(lái)進(jìn)行發(fā)電。

發(fā)電機(jī)的工作原理為：“利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電”。

在大多數(shù)人的認(rèn)知里，也許風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率越大，發(fā)電效果越佳。但事實(shí)真的是這樣的嗎？

答案是“不”，風(fēng)力發(fā)電機(jī)這一裝置只是給電瓶充電，電能的儲(chǔ)存由電瓶來(lái)完成，人們最終用電功率的大小更多的取決于電瓶的大小。

風(fēng)力發(fā)電并非百利無(wú)一害

丹麥?zhǔn)鞘澜缟献钤缡褂蔑L(fēng)力發(fā)電的國(guó)家，風(fēng)輪制造技術(shù)跑在前列，享有“風(fēng)車大國(guó)”的盛名。

早在1979年，美國(guó)就建成了當(dāng)時(shí)世界上首座最大的發(fā)電用風(fēng)車，據(jù)預(yù)估，按照風(fēng)車常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，可滿足北卡羅來(lái)納州七個(gè)縣1%-2%的用電需求。

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)，2019年，全球風(fēng)電新增裝機(jī)容量超過(guò)60GW，較上年同比增長(zhǎng)19%。亞太地區(qū)新增風(fēng)電裝機(jī)容量占全球的50.7%，引領(lǐng)全球風(fēng)電發(fā)展，而全球最大海上風(fēng)電市場(chǎng)國(guó)是英國(guó)。

海上風(fēng)力發(fā)電逐漸成為當(dāng)前世界各國(guó)主要瞄準(zhǔn)的風(fēng)電發(fā)展方向，根據(jù)媒體最新消息，日本更是擬增作為風(fēng)車建設(shè)據(jù)點(diǎn)的基地海灣，目標(biāo)是到2040年使海上風(fēng)力發(fā)電能力提升至最大4500萬(wàn)千瓦，這一數(shù)量相當(dāng)于45個(gè)核電機(jī)組。

盡管風(fēng)力發(fā)電技術(shù)趨于成熟，發(fā)展速度迅猛，發(fā)電優(yōu)點(diǎn)也不少，但不時(shí)傳出西方國(guó)家“棄風(fēng)電”熱潮，甚至拆除設(shè)施，還有人將風(fēng)力發(fā)電喻為“垃圾電”。原因何在？

風(fēng)力發(fā)電的缺陷

電能輸出不穩(wěn)定。首先，因?yàn)轱L(fēng)力大小是不可控因素，風(fēng)力無(wú)法維持固定的大小，當(dāng)風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電能忽多忽少，輸出極不穩(wěn)定，電壓和頻率的不穩(wěn)定會(huì)影響輸送電網(wǎng)。

其次，用電和供電兩端的量難以平衡，可能用電高峰期的時(shí)候風(fēng)力小，而進(jìn)入夜間，用電量下滑的時(shí)候風(fēng)力卻變大了，產(chǎn)出的點(diǎn)并不為用戶需要，白白浪費(fèi)。

威脅生物安全，破壞生態(tài)環(huán)境。很多人會(huì)認(rèn)為架起的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，會(huì)成為鳥類活動(dòng)過(guò)程中的巨大威脅，不少鳥兒在飛行中因撞擊而死亡，影響物種的多樣性。

此外，耗材量巨大的舊風(fēng)車一經(jīng)淘汰，處理不好會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，破壞自然生態(tài)。

為何我國(guó)還大力修建？

風(fēng)力發(fā)電雖然不是十分完美，但它存在的意義卻是巨大的，當(dāng)世界上對(duì)風(fēng)力發(fā)電提出質(zhì)疑的聲音層出不窮時(shí)，我國(guó)卻在大力發(fā)展風(fēng)電，并在技術(shù)上不斷創(chuàng)新。

國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截至4月底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量22.3億千瓦，同比增長(zhǎng)9.5%。其中，風(fēng)電裝機(jī)容量2.9億千瓦，同比增長(zhǎng)34.6%。

市場(chǎng)的調(diào)研表明，中國(guó)已經(jīng)成為世界第一大陸上風(fēng)電、世界第三大海上風(fēng)電國(guó)家。我國(guó)大力修建風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的原因主要有：

清潔低碳。能源短缺、環(huán)境污染是世界面臨的共同問(wèn)題。我國(guó)計(jì)劃在2030年前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”。風(fēng)力發(fā)電的核心優(yōu)勢(shì)得以顯現(xiàn)，自然成為發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。

推動(dòng)風(fēng)電技術(shù)國(guó)際化。我國(guó)風(fēng)電的發(fā)展，經(jīng)歷了依靠進(jìn)口到自主研發(fā)設(shè)計(jì)的過(guò)程，從遭遇國(guó)外電機(jī)應(yīng)用水土不服到設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，接連刷新風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量，逐步接軌國(guó)際，一些細(xì)分領(lǐng)域甚至處在領(lǐng)先地位。

提高電力儲(chǔ)備，確保用電量。中國(guó)地大物博，風(fēng)能資源豐富，可有效利用。同時(shí)我國(guó)人口眾多，用電量大，通過(guò)風(fēng)力發(fā)電滿足市場(chǎng)的需要可以在一定程度上緩解用電壓力。

此外，在2020年，我國(guó)宣布要用10年的時(shí)間將風(fēng)能、太陽(yáng)能總裝機(jī)容量提升到12億千瓦，將會(huì)推動(dòng)我國(guó)率先成為發(fā)展可再生能源利用上的典范國(guó)家。

事物都有兩面性，盡管風(fēng)力發(fā)電還存在著不足，但不可否認(rèn)其開(kāi)發(fā)價(jià)值和商業(yè)化發(fā)展前景。

綜合對(duì)比來(lái)看，火力發(fā)電會(huì)釋放氣體與粉塵污染空氣，水力發(fā)電對(duì)地理環(huán)境有一定要求，核發(fā)電會(huì)產(chǎn)生輻射和熱污染，而風(fēng)力發(fā)電無(wú)需使用燃料，利用了儲(chǔ)量大、無(wú)污染、可再生的風(fēng)能來(lái)進(jìn)行能量之間的轉(zhuǎn)化，過(guò)程相對(duì)清潔環(huán)保。

雖然風(fēng)力發(fā)電在應(yīng)用的過(guò)程中還面臨著諸多的技術(shù)難題，但隨著科研水平的提升，我國(guó)一定會(huì)逐項(xiàng)攻克。

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參考文獻(xiàn)：

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