風力發(fā)電是將空氣流動的動能轉化為電能的過程。為了利用陸地上產(chǎn)生的風,建造了巨大的風電場,它能夠從這種清潔的可再生資源中提取最大的電力。讓我們了解一下它是如何工作的。
什么是陸上風電場?
陸上風電場是利用陸地上的風而獲得電力的設施。為此,我們首先設計和安裝能夠將風能轉化為電能的設備,然后將電能轉換為適合使用的形式,最后將其輸送到配電網(wǎng)。
陸上風電場如何工作?
風力發(fā)電機產(chǎn)生電能,它是一個由鋼筋混凝土基礎支撐的結構,以確保穩(wěn)定性和功能性。它有一個根據(jù)氣象條件啟動和停止發(fā)電機的控制器,以及一個確定風向以實現(xiàn)正確方向的機制。塔架的高度取決于安裝點的氣象條件,設有航標系統(tǒng),具有特定的燈光和顏色,對空中交通非常明顯,以確保最大的安全性。
風的能量驅動葉片轉動,葉片旨在捕獲最大的動能:即使在非常低的風速—每小時11公里的風速,也能啟動工作。葉片通過輪轂連接到發(fā)電機,輪轂又連接到低速軸,低速軸與葉片以相同的速度轉動(每分鐘7到12轉之間)。齒輪箱將該速度提高100倍以上,并將其轉移到高速軸上,高速軸以每分鐘超過1500轉的速度轉動。能量被傳遞到發(fā)電機(一些技術使用直接耦合到低速軸的低速發(fā)電機組),其中動能轉化為電能。然后進入變流器,將其轉換為交流電。
產(chǎn)生的電能是低電壓的,因此它被輸送到一個變壓器,變壓器升高電壓(升至20到66 kV之間)以便于風電廠內輸送。然后將其輸送到變電站,變電站將其轉換為高電壓(超過132 kV)。這些電力現(xiàn)在適合消納,通過疏散線(通常是架空)傳輸,該裝置連接到配電網(wǎng),將其輸送到家庭。
陸上風電場可以安裝在哪里?
風電場通常位于遠離城鎮(zhèn)和城市的人口稀少的農村地區(qū),以防止它們發(fā)出的噪音打擾居民。在決定在哪里建造風電場時,有幾個因素需要考慮:環(huán)境影響;該區(qū)域的風能潛力;過去多年的風速,包括在空間,時間和垂直風的變化;該地點的地質和巖土工程條件;環(huán)境,政策和管轄,以及該地點的可達性。有氣象工具和模型可以確定安裝風力發(fā)電機的最佳地點,并在建造風電場之前估計其在整個使用壽命期間內產(chǎn)生的電力。
陸上風電場有哪些優(yōu)勢?
它們是取之不盡、用之不竭的清潔、安全、可再生能源。它們減少了化石燃料的消耗,這有助于防止氣候變化并朝著能源轉型的方向發(fā)展。幾乎沒有污染,它們既不產(chǎn)生有毒氣體也不產(chǎn)生輻射。它們是可移動裝置,這意味著一旦電場被拆除,就可以恢復場地。風力發(fā)電機的維護成本最低。風電場不會干擾設施周圍的農業(yè)或畜牧業(yè)。他們創(chuàng)造就業(yè)機會。根據(jù)WindEurope于2017年9月發(fā)布的《歐洲風能:2030年情景》報告,到2030年,風電行業(yè)將創(chuàng)造569000個就業(yè)崗位。
陸上風力發(fā)電機是如何進化的?
在過去的二十年中,技術進步增加了風力發(fā)電的比例。如今,有大量的型號可供選擇,以適應不同風場的特定條件,以充分利用風能。這些最新的風力發(fā)電機單機容量不斷增大,具有更大直徑的風輪。更重要的是,風力發(fā)電機的結構和控制水平已大幅提高。歐洲風能行業(yè)協(xié)會WindEurope在其最新報告中表示,在未來三年內,陸上風電機組單機容量將超過4MW。這將意味著通過調整投資和風力發(fā)電機效率的提高,風電場的最終成本將降低。
原標題:陸上風電場是如何工作的?