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慢活出细工?风力发电机那些被忽略的细节

日期:2021-11-12    来源:T坛盛事

国际风力发电网

2021
11/12
11:24
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关键词: 风力发电机 风电场 风电叶片

在我国西部的新疆、内蒙古等地,分布着许多大型的风力发电厂,然而留心观察会发现,发电机装置的扇叶大多数时候转得十分缓慢,这样的转速真的能发电?一座风电场多久才能回本?

风电机的风轮在风力的作用下旋转,完成风的动能到风轮轴机械能的转变,接着发电机在风轮轴的带动下,得到最终的电能,这个过程中,风轮在风力作用下的转速的确不算快。一般风力发电机的叶片一分钟大概转20到30下,是生活中电风扇转速的1/10都不到,不过转速慢就代表它效率真的很低?答案并非如此。

风力发电机的体型十分之大,一个常规的发电风叶可以达到30米长,转动时的直径也就是60米,有足足20层楼高,按照这个数据,它的周长有188.4米,那么转动线速度就高达每小时135公里,比高速公路上的汽车还要快,而这么大的扇叶,它转速时产生的力矩也是非常之大的,风力发电机所要做的就是把它转化为高频的机械能。

风电机的扇叶有两个转轴,一个低转速转轴以及一个高转速的转轴,它们的转速之比大概是50倍,通过这样的变速,风力发电机可以达到每分钟1500转的速度,发电功率能达到兆瓦级以上。事实上为了进一步最大化低风速运转时的发电量,目前更多使用的是新型的垂直轴风力发电机。

垂直轴风力发电机采用了空气动力学原理,用五片垂直直线叶片代替传统的三片水平叶片,针对垂直旋转的风洞进行模拟,使得风轮转速的上升速度提高加快,发电功率自然也会相应的变快。事实上在同等功率下,现有水平轴风力发电机要比垂直轴风力发电机的额定风速来得大,不过垂直轴风力发电机在低风速运转时,发电量较大。虽然发电能力不容小视,但实际上,风力发电厂的投入回报率并不高。

建设一座风电场,成本包括设备购置费、建筑安全费用以及生产准备费等其他费用,一个50兆瓦的风电场为例,大概需要4.5到5亿的成本,而一个1.5兆瓦的风力发电满负荷运行,也就是每小时产生1500度电,按照0.5元的粗略定价,一年营收大概在460万左右。

事实上风力发电机不可能全天候运行,以2019年为例,全国风电平均利用小时数只有2082小时,按照这样算下来,50兆瓦发电厂的大概33台1.5兆瓦风机,一年的营收也就是7500万左右,要六七年的时间才能回本,因此,目前的风电场需要国家一定的扶持才能顺利运营。由于国家的扶持以及能源供应紧张的关系,我们的风电业一日千里,如今已是全球风电最为活跃的场所。


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