風(fēng)從哪里來(lái)?
風(fēng)是地球上的一種自然現(xiàn)象,由太陽(yáng)輻射熱引起。太陽(yáng)照射到地球表面,地球表面各處受熱不同——地表升溫的速度較海面快,故產(chǎn)生溫差,從而引起大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)形成風(fēng)。
風(fēng)力發(fā)電的原理,是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn)(風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能),再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升,來(lái)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電(機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能)。風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置,稱(chēng)作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,大體上可分風(fēng)輪(包括尾舵)、發(fā)電機(jī)和鐵塔三部分。
風(fēng)輪是把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的重要部件,它由兩只(或更多只)螺旋槳形的葉輪組成。當(dāng)風(fēng)吹向槳葉時(shí),槳葉上產(chǎn)生氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速比較低且轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定,所以,在連接發(fā)電機(jī)前,還必須附加一個(gè)把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱,再加一個(gè)調(diào)速機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。為保持風(fēng)輪始終對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向以獲得最大功率,還需在風(fēng)輪的后面裝一個(gè)類(lèi)似風(fēng)向標(biāo)的尾舵。
發(fā)電機(jī)的作用,是把由風(fēng)輪得到的恒定轉(zhuǎn)速,通過(guò)升速傳遞給發(fā)電機(jī)構(gòu)均勻運(yùn)轉(zhuǎn),把機(jī)械能變?yōu)殡娔堋?/p>
鐵塔是支撐風(fēng)輪、尾舵和發(fā)電機(jī)的構(gòu)架。鐵塔高度視地面障礙物對(duì)風(fēng)速影響情況,以及風(fēng)輪直徑大小而定。
多大的風(fēng)才可以帶動(dòng)葉片發(fā)電呢?專(zhuān)業(yè)人士測(cè)算顯示,從經(jīng)濟(jì)合理的角度出發(fā),風(fēng)速大于每秒4米才適宜發(fā)電。據(jù)測(cè)定,一臺(tái)55千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,當(dāng)風(fēng)速為每秒9.5米時(shí),機(jī)組的輸出功率為55千瓦;當(dāng)風(fēng)速每秒8米時(shí),功率為38千瓦;風(fēng)速每秒6米時(shí),只有16千瓦;而風(fēng)速每秒5米時(shí),僅為9.5千瓦。
風(fēng)能利用何時(shí)開(kāi)始?
20世紀(jì)80年代,通過(guò)一些小項(xiàng)目的示范,歐洲風(fēng)電大國(guó)將他們的風(fēng)機(jī)輸出到中國(guó)進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行,我國(guó)風(fēng)力發(fā)電進(jìn)入試驗(yàn)階段。隨后,國(guó)產(chǎn)風(fēng)機(jī)技術(shù)取得初步成果。在此基礎(chǔ)上,各級(jí)政府相繼出臺(tái)了相關(guān)優(yōu)惠政策以鼓勵(lì)風(fēng)電市場(chǎng)加速發(fā)展。在2012年,我國(guó)已取代美國(guó)成為世界第一風(fēng)電大國(guó)。
人們很早就意識(shí)到,合理利用風(fēng)能可以為生產(chǎn)生活帶來(lái)便利。
我國(guó)位于亞洲大陸東南、瀕臨太平洋西岸,季風(fēng)強(qiáng)盛,風(fēng)力資源極為豐富,特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼,平均風(fēng)速更大。有的地方,一年三分之一以上的時(shí)間都是大風(fēng)天。在這樣的天賦資源背景下,我國(guó)成為世界上最早利用風(fēng)能的國(guó)家之一。早在公元前,我國(guó)就利用風(fēng)車(chē)提水、灌溉、磨面和利用風(fēng)帆推動(dòng)船舶前進(jìn)。
在歐洲,12世紀(jì)以來(lái),風(fēng)能利用迅速發(fā)展。由于風(fēng)力發(fā)電在可再生能源發(fā)電技術(shù)中成本最接近常規(guī)能源,因而成為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最快的清潔能源技術(shù)之一。
歐洲風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展速度一直全球領(lǐng)先。德國(guó)風(fēng)電在1996年以后進(jìn)入平穩(wěn)發(fā)展時(shí)期,目前已建立較全面的可再生能源支持政策體系。較早進(jìn)行風(fēng)電開(kāi)發(fā)的荷蘭,在1990年就制定了國(guó)家環(huán)境戰(zhàn)略,完善了可再生能源的支持機(jī)制,包括用溫室氣體減排費(fèi)來(lái)支付風(fēng)電與常規(guī)電能的電價(jià)差額等。丹麥風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅速,1918年,丹麥風(fēng)力發(fā)電能滿足全國(guó)3%左右的用電需求,而進(jìn)入21世紀(jì),其風(fēng)力發(fā)電已可以滿足18%的用電需求。英國(guó)雖較晚實(shí)施市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制以鼓勵(lì)風(fēng)電發(fā)展,但由于“非化石燃料義務(wù)計(jì)劃”的實(shí)施,其風(fēng)電發(fā)展速度也很快。
風(fēng)電如何消納?
風(fēng)電和電網(wǎng)之間形成了相互促進(jìn)、良性互動(dòng)、共同發(fā)展的新局面。2013年2月27日,國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布了《關(guān)于做好分布式電源并網(wǎng)服務(wù)工作的意見(jiàn)》,業(yè)內(nèi)預(yù)測(cè)分布式風(fēng)電將成為免費(fèi)服務(wù)政策的又一重大受益者。按照此《意見(jiàn)》,截至2015年年末,分布式風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)3000萬(wàn)千瓦。
在江蘇東臺(tái)沿海,灘涂廣闊,晴好的天氣里,風(fēng)機(jī)葉片迎風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)。到2012年年底,這里的沿海并網(wǎng)發(fā)電的風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘恳堰_(dá)51萬(wàn)千瓦,越來(lái)越多的漁民用上了風(fēng)電。
2013年3月13日,中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)發(fā)布《2012年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)》顯示,截至2012年年底,中國(guó)已成為除英國(guó)、丹麥以外,海上風(fēng)電裝機(jī)最多的國(guó)家。
我國(guó)并網(wǎng)型風(fēng)電技術(shù)在上世紀(jì)80年代中期開(kāi)始試驗(yàn)、示范。“十一五”以來(lái),在《可再生能源法》的推動(dòng)下,我國(guó)頒布實(shí)施了鼓勵(lì)風(fēng)電發(fā)展的電價(jià)支持、優(yōu)先并網(wǎng)、費(fèi)用分?jǐn)偟榷喾N政策措施,建立了促進(jìn)風(fēng)電發(fā)展的政策框架,并陸續(xù)開(kāi)展了風(fēng)能資源評(píng)價(jià)、風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)、海上風(fēng)電示范等一系列促進(jìn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工作,使我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)有了顯著進(jìn)步,步入了全面、快速、規(guī)?;l(fā)展的新階段。
但是,人們用上清潔的風(fēng)電,并非“風(fēng)吹電來(lái)”那么容易,而是多方長(zhǎng)期努力的結(jié)果。在風(fēng)電迅猛發(fā)展的幾年里,大規(guī)模開(kāi)發(fā)風(fēng)電帶來(lái)了并網(wǎng)和輸送的難題,電網(wǎng)處于風(fēng)電發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也始終是各種矛盾的焦點(diǎn)。
為了促進(jìn)風(fēng)電健康發(fā)展,國(guó)家電網(wǎng)公司做了大量有效的工作。從750千伏線路到特高壓電網(wǎng),國(guó)家電網(wǎng)公司加快基礎(chǔ)工程建設(shè),建設(shè)友好型電網(wǎng),接納大風(fēng)電;注重科技創(chuàng)新,積極研究并網(wǎng)問(wèn)題,解決風(fēng)電大規(guī)模接入后的電網(wǎng)安全穩(wěn)定問(wèn)題;統(tǒng)一調(diào)度,優(yōu)先接納新能源,大幅提升電網(wǎng)接納承載能力,積極促進(jìn)風(fēng)電消納。
此外,根據(jù)《關(guān)于做好分布式電源并網(wǎng)服務(wù)工作的意見(jiàn)》,國(guó)家電網(wǎng)公司將積極為分布式電源項(xiàng)目接入電網(wǎng)提供便利條件,為接入系統(tǒng)工程建設(shè)開(kāi)辟綠色通道。