什么是風力發電?

發布時間: 2020-06-09 15:44:18   來源:中科院地質地球所  作者:

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

  今天小編帶領大家認識一下風力發電機的結構、歷史,介紹一下風力發電場的類型和世界各國風力發電的現狀。

  風力發電機

  風力發電機可簡稱風機,是構成風力發電廠的必要條件之一,主要由塔架、葉片、發電機等三大部分所構成。除此之外,還具備自動迎風轉向、葉片旋角控制及監控保護等功能。運轉的風速必須大于每秒2至4米(依發電機不同而有所差異)不等,但是風速太強(約每秒25米)也不行,當風速達每秒10至16米時,即達滿載發電。由于每座風力發電機皆可獨立運轉,故每座風力發電機均可視為單獨的風力發電廠,是屬于一種分散式發電系統。

  

 

  

 

風力發電機結構圖

  風力發電機的發展歷史

  風力機最早出現在三千年前,當時主要用于碾米和提水。第一臺水平軸式風力機出現在十二世紀。

  

 

  1887-1888年冬,Brush安裝了一臺被現代人認為是第一臺自動運行且用于發電的風力機。

  

 1897年,丹麥的氣象學家保羅·拉·庫爾(Poul La Cour)發明了兩臺實驗風力機,安裝在丹麥Askov Folk 高中。此外,la Cour于1905年創立了風電工人協會。到 1918年,丹麥約有120個地方公用事業擁有風力發電機,通常的單機容量是20-35KW,總裝機約3MW。這些風電容量當時占丹麥電力消耗量的3%。

 

  1980年丹麥BONUS公司生產了 30KW風力發電機,是現在制造商早期模型的代表。

  

 

  1980-1981 年開發的 55KW 風力發電機的出現是現代風力發電機工業和技術上的一個突破。隨著這種風力發電機的誕生,風力發電每度電的成本下降了約 50% 。

 

  兆瓦級NEG Micon1500KW風機,于1995年投入運行。此型風機最初的模式是葉輪直徑為60米。

 

  多兆瓦級NEG Micon 2MW風力機于1999年8月投入運行。葉輪直徑為72米。

 

  

 

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

 

全球最大商用海上風電機組MHI Vestas 164-9.5 MW

  風力發電廠地點分類

  由于風遇障礙物時會消耗其能量,所以風力發電廠最好設置在開闊區域以增加能量轉換效率,此外,風向的穩定性亦十分重要,除可增加風能的取得外,更能延長風機的壽命。目前,風力發電廠的建置地點大致可以歸為以下兩類:

  陸地

  舉凡陸地上所有地形,幾乎都可以建置風力發電廠,不過礙于法令與飛行安全的限制,部分地區雖風能強勁,但是不能發展(例如機場附近、生態保護區、候鳥或瀕危鳥類經過區)。

  比利時埃斯蒂諾蒙發電廠

  海上

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

 

倫敦陣列(London Array)

  世界風力發電現狀

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

  

 

  根據全球風能理事會 (GWEC)2019年統計數據,2019年全球風能總容量超過651吉瓦,中國是世界上排名第一的風力發電國家、也是風力發電設備裝機容量最大的國家。

  

 

世界陸地風電裝機容量

  

 

世界離岸風電裝機容量

  中國風力發電現狀

  根據中國風能專委會《2018年中國風電吊裝容量統計》,2018年,累計裝機容量約 2.1 億千瓦。(或許因今年疫情,2019年統計數據暫未公布)

  

 

2008-2018年中國新增和累計風電裝機容量

  

 

截至2018年底中國各省(區、市)累計風電裝機容量

  

 

截至2018年底我國沿海各省(區、市)海上風電累計裝機分布

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      關鍵詞: 風電
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