風力發(fā)電知多少

一級輕煙隨風偏

二級清風吹臉面

三級葉動紅旗展

四級枝搖飛紙片

五級小樹隨風搖

六級舉傘有困難

七級迎風走不便

八級風吹樹枝斷

九級屋頂飛瓦片

十級拔樹又倒屋

十一二級路上很少見

還記得這十二個風級順口溜嗎？

對大自然的風，中國早在兩千多年前就利用風力驅(qū)動帆船在江河中行駛了，宋元之際發(fā)明了水轉(zhuǎn)翻車，元明之際創(chuàng)制了風力水車來灌溉農(nóng)田，你看明清時期的風力水車就長這般（右圖）↓↓

而現(xiàn)在，人們感興趣的是如何利用風來發(fā)電，把風的動能轉(zhuǎn)為電能。那么，風力發(fā)電是如何實現(xiàn)的呢？

風力發(fā)電機的工作原理是什么

目前，我們一般使用風力發(fā)電機(或風渦輪機)來將風能轉(zhuǎn)化為電力。風力發(fā)電機的發(fā)電量取決于它的尺寸和風速，尺寸越大和風速越高，發(fā)電量就越大。大部分風力發(fā)電機都由以下的基本部件組成：葉片，支撐塔，齒輪箱。這些部件組合后成為風力發(fā)電機，利用風力發(fā)電機就可以將風的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，從而發(fā)電啦。

風力發(fā)電機

流動的空氣使風力發(fā)電機的葉片旋轉(zhuǎn)。

葉片與低速轉(zhuǎn)軸相連，葉片轉(zhuǎn)動會牽引轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。

低速轉(zhuǎn)軸與齒輪箱連接，齒輪箱里一個大的低速齒輪與一個小齒輪嚙合，并使小齒輪高速旋轉(zhuǎn)。

小齒輪又使另外一個轉(zhuǎn)軸高速運轉(zhuǎn)。

高速轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機相連。當高速轉(zhuǎn)軸帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)時便可發(fā)電。

電纜把電流輸送到位于支撐塔底部的變壓器中。電力經(jīng)變壓器把電壓調(diào)整到合適水平后，才把電力輸送到電網(wǎng)。

前方高能，了解新能源之風力發(fā)電

全球的風能消費趨勢

風能可再生、無污染，那它的利用情況如何呢？在2015年的全球新能源消費中，風能消費占新能源消費的比重20.07%，占一次能源比重1.45%。在中國的新能源消費中，風能消費量最高，為41.9百萬噸油當量（折合0.6億噸標準煤）。

2015年中國一次能源消費量及增速情況（單位：百萬噸油當量）

來源：BP《世界能源統(tǒng)計年鑒2016》

2015年，中國風能占一次能源消費比重1.39%，占新能源消費量的比重為41.36%。 整體上，中國的新能源消費仍以風能為主，核能次之。

2015年中國新能源消費結(jié)構(gòu)

根據(jù)國際可再生能源機構(gòu)公布數(shù)據(jù)，截至2015年， 中國風電、太陽能裝機容量均居全球首位。目前仍以風電裝機為主，裝機容量為145.1吉瓦，占可再生能源裝機總量的73%；太陽能發(fā)電裝機43.1吉瓦，占比為22%。

2015年全球主要國家可再生能源裝機對比情況

根據(jù)中國電力聯(lián)合會發(fā)布的《2016年全國電力工業(yè)統(tǒng)計快報》數(shù)據(jù)，截至2016年底，我國新能源總裝機容量261.1吉瓦，風電裝機容量為150吉瓦；新能源發(fā)電量為0.516萬億千瓦時， 風電發(fā)電量為0.24萬億千瓦時。

中國風電給力！

我國的風能，發(fā)電量是關(guān)鍵

根據(jù)我國《風電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》要求，到2020年風電裝機容量達到2.1億千瓦以上，增量為8100萬千瓦以上。其中包括陸上風電2.05億千瓦及海上風電500萬千瓦。年發(fā)電量達4200億千瓦時，占全國總發(fā)電量的6%。

截至2016年底，我國風電并網(wǎng)裝機容量已達1.49億千瓦，距離“十三五”目標僅余6100萬千瓦；2016年全國風電發(fā)電量為2410億千瓦時，距離年發(fā)電量4200億千瓦時的目標尚有1790億千瓦時。

中國領(lǐng)跑可再生能源領(lǐng)域投資

我國是拉動全球可再生能源投資增長的主要力量，2015年我國投資可再生能源總額占到全球總投資的33%，達到1165億美元，單一國家投資總額首次超越千億美元大關(guān)，幾乎是美國與歐盟的可再生能源投資總和，是毫無疑問的投資最熱點地區(qū)。其中太陽能領(lǐng)域投資553億美元，風能領(lǐng)域投資487億美元。2016年，中國總投資初步統(tǒng)計數(shù)據(jù)為882億美元，依舊占全球總投資的30%以上。

世界主要地區(qū)2015年新能源領(lǐng)域投資占比狀況

2015年，全球用于風電的投資額為1196億美元，略少于光伏。陸上風電依舊是風電主流投資流向。2015年全球陸上風電投資總額為983億美元，海上風電投資總額為213億美元。由于海上風電投資基數(shù)小而顯得增速較快，2006年至2016年間的平均投資增長速度為49%，遠高于陸上風電的14%。

2006-2015年陸上風電與海上風電投資（單位：億美元）

2015年，我國在陸上風電方面的投資額為443億美元，為史上最高。我國的海上風電投資份額雖然在新能源的投資總額中占比尚小，但增長態(tài)勢同樣非常可觀，尤其是在2013年之后，呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢。2012年中國海上風電投資總額為2億美元左右，而到了2015年已增至38億美元。未來，中國海上風電還有投資潛力。

陸上風電

海上風電

預計2016-2025年10年間，我國風電的年均投資額將比過去快速發(fā)展5年的投資平均值減少。但是由于裝機成本的不斷下降，風電的裝機規(guī)模增長速度將與過去快速發(fā)展的5年增速持平。未來10年，中國新能源的投資主要將集中在改善電力系統(tǒng)的互聯(lián)性和靈活性、加強新能源消納以及積極拓展電動汽車等新興電力需求等方面。

風電大有可為！

根據(jù)彭博新能源財經(jīng)的預測，到2025年我國風電裝機規(guī)模為300吉瓦。從目前的裝機和新建項目的批準情況來看，2020年風電將超額完成國家“十三五”規(guī)劃的建設(shè)目標。

（內(nèi)容來源：神華科學技術(shù)研究院）

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