大风车吱呀吱哟哟地转
源源不断地将风变为电
它们就是风力发电机
那么
它们是如何将风变成电的？
风电进入电网
拢共有几步？
01
风→电
1831年
英国物理学家法拉第发现
导体在磁场中切割磁力线
内部会产生电势差
这时将导体接入到回路中
就会产生感应电流
这就是电磁感应
人们据此
发明了发电机
图为电磁感应原理示意图
聪明的小伙伴就想
既然风车不停地转动
可不可以带动发电机发电呢
答案是显而易见的
风吹过时带动风机旋转
风机带动发电机转子
在定子中旋转
切割磁力线
使发电机发电
将机械能转化为电能
由此可见
风是发电的关键
风电场大多建在风大的地方
在我国西北地区
和东南沿海一带
风能资源充沛
部分地区流行着这样一个说法
“一年刮两次
一次刮半年”
真是发电的好地方啊
随着“驭风”能力的增强
人们发现
海上风能资源
远大于陆地
风速大且均匀稳定
由此
海上风力发电
逐渐驶入“快车道”
02
驭风
电是有了
但是要让家家户户用上风电
不是一件简单的事
风向变化复杂
风力时大时小
就像三岁孩童的心情
不可捉摸
提升风机高度
增大叶片直径
减轻叶片重量
甚至让风轮追着风的方向转
……
经过一系列技术攻关
现在终于实现
即使风很小
只要达到3米/秒
风机就可以发电
也就是说
令树叶微微摆动的风
就可以让风机工作
图为全功率变流器工作原理示意图
然而
风忽大忽小
发出的电流
变来变去
并非我们日常用的
频率50赫兹的交流电
这就需要用到变流器
变流器的作用就像
自来水管道一样
为风电提供标准化接口
将不稳定的交流电
转换为直流电
再逆变成
稳定的交流电
03
电→网
变流器转换出的电
电压是690伏
接入到我国输电线路
还需要
经升压变压器
一般先升压至35千伏
通过集电线路接入35千伏母线
再升压至110千伏或者220千伏
并入电网
图为风电场示意图
风电接入会对电网形成冲击
因为风的随机性
会使得
发出的电非常不稳定
就像管道中的水流
时大时小
这样的电
并入电力系统“主管道”后
会对电网产生不利影响
如降低电压质量等
我国持续加强科技创新
提高电网可靠性
用技术手段让“不可捉摸”的风电
变得“温顺”可控
04
调风
电不像水可以大规模储存
风发出的每一度电
都要用出去
否则就可能白白浪费
调度风电
对电力人是一个挑战
调度人员控制电网运行方式
将风电送到需要的地方
遇到大风天气
风电增多时
就调整电网运行方式
让火电等电厂少发电
优先使用风电
反之
风小无电时
再让火电等电厂多发电
这就是“风风火火”
另外
还可以让
风电和光伏发电“合作”
当风小电少的时候
让光伏发电顶上
这就是“风风光光”
建设储能电站
也是个不错的选择
这种大型“充电宝”
能将风电暂存起来
等用电高峰时再将电送出去
这就是“风储一体”
另外还有更高端的组合↓↓↓
目前
我国正建设
“风光储”一体化基地
将风电光伏电集中存储
保障新能源高效利用
比如
国家风光储输示范工程
是世界上规模最大的
集风电光伏储能输电于一体的
新能源示范工程
向北京和雄安新区
输送绿色电能
助力实现
北京冬奥会100%绿电供应
我国西北东北地区的
大型风电场
距离东部负荷中心较远
可以通过特高压输电网络
将风电秒送千里之外
既然风电如此麻烦
为什么还要费劲开发利用它呢
清洁、绿色、可再生
是它最大的优势
风能取之不尽用之不竭
有风即有电
电还是绿的
比如
山东庆云严务100兆瓦风电项目
每年减少二氧化碳排放约10万吨
相当于种树27万棵
1台2兆瓦风机
1小时发电2000千瓦时
够一家三口使用6个月
所以
蓝天白云靠“风吹”
还真不是空穴来风
2022年
我国实施
“千乡万村驭风行动”
在可预见的未来
会有越来越多的风机
御风而动
风起“电”涌
