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中國風電總裝機量穩居世界第一,已超過2.2億千瓦,為何發展這樣快

簡介02中國引領風能發電裝備產業化發展,大國重器具有核心競爭力2016年時,世界上最大的海上風力發力機組是位於我國東海的SL5000,它的高度超過100米,重量超過450噸,它是目前國內投入運營的風力發電機中單機容量最大、高度最高、重量最重的

風速36米/秒相當於幾級風力

國家能源局資料顯示,今年以來,我國風電裝機規模持續擴大。1—8月,新增併網容量超過1000萬千瓦,總裝機超過2。2億千瓦,居世界第一位。專家表示,從我國面臨的能源低碳轉型的需求來看,未來風電產業發展空間巨大。

二氧化碳排放過多將破壞臭氧層,南極、北極冰蓋持續融化正在提醒人類。而碳減排是全人類共同努力的目標,發展風電可減少其他活動產生的二氧化碳的排放量,從而減輕破壞臭氧層。

中國風電總裝機量穩居世界第一,已超過2.2億千瓦,為何發展這樣快

中國發展風電全球領先,截止到今年8月份總裝機量已經超過了2。2億千萬,成為能源經濟向綠色低碳轉型的典型專案。隨著中國提出碳中和目標,未來風電將獲得更大的發展,到2060年可能會達到驚人的30億千瓦。那麼為什麼我國風能發電發展如此迅猛?又呈現出了哪些特色呢?

中國風電總裝機量穩居世界第一,已超過2.2億千瓦,為何發展這樣快

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“碳中和”需要清潔能源支撐,我國風能資源豐富,海陸佈置日益均衡

全球可用來發電的風能約有2×10^7MW ,相當於全世界水能發電的10倍,而目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量,只有風力在一年內所提供能量的三分之一。

中國風電總裝機量穩居世界第一,已超過2.2億千瓦,為何發展這樣快

據綠色和平與世界風能協會統計,2020年的風力發電給全球提供了12%的電力,相當於節省了100億噸二氧化碳排放,所以風力發電就緩解地球的汙染,有著不可估量的作用,這一資料也使各個國家對清潔能源更為重視 。

在這樣的背景下,風力發電在全球形成了一股熱潮 。先來科普幾個大家好奇的風力發電小知識:

可見過風力發電機的朋友會問:它們轉的那麼慢,究竟是怎麼發電的呢?

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它主要利用風帶動葉片旋轉,再透過增速機將旋轉速度提升,從而促使發電機發電。其結構主要由:機頭、轉體、尾翼、葉片四部分所組成,每一部分在發電過程中都極為重要。

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葉片用來接受風力,尾翼輔助葉片獲得最大的風能,轉體可以使尾翼靈活旋轉,機頭是轉化為電能的核心部位。葉片除了能自動轉動找到風的方向,這些風力發電機的三個葉片還有“變漿”的功能,換句話說,就是風力發電機能夠根據風速的大小,調整葉片的角度,改變葉片的迎風面積,獲得更高的發電效率。這四種零件等同於人體的五臟六腑 ,不管缺失哪一部分,風車都將停止執行。

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那麼葉片轉動速度越快是不是越好呢?

葉片的轉速與風速有直接關係,當風速越快,葉片也會轉動的越快,當風速達到3米/秒時,葉片就可以透過轉動齒輪提高轉速,從而帶發電機發電。但是葉片的轉速具有一定限制,當風速超過葉片速度時,風機就會停止工作,否則會因為離心率的增強而打破葉片自身的平衡 ,從而造成單片被折斷的情況。

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因此,為了避免造成各種損失,每種型號的風力發電機超過限速後都會停止執行發電機,減少自身慣性帶來的破壞和磨損,所以風車的葉片也並不是轉得越快越好 ,相反在如何在超過限定風速後“剎住車”往往是科技的考量。

那風力發電機的發電功率和什麼有關呢?

答案是增速機和葉片。在風車機頭的內部,隱藏著一個增速機,它是用來增加轉速和穩定的電機的一個裝置,主要承擔了調速、改變運動形式以及分配等功能,是發動機的重要組成部分 ,其功能的好壞直接決定了風機的效能。它使葉片轉速維持在一個固定的數值,在葉片恆定轉速的情況下,葉片長度增加,功率就會增加 ,風力發電機的葉片越大功率就越大,相應的發電也會越多。

中國風電總裝機量穩居世界第一,已超過2.2億千瓦,為何發展這樣快

目前我國風電佈局不斷最佳化,“三北”地區(東北、華北和西北地區)新增裝機與中東部和南方地區新增裝機持平。風電利用水平進一步提升,今年1—8月,全國風電發電量同比增長14。5%;風電利用率97%,同比提升1%。

在2020年北京國際風能大會上,《風能北京宣言》釋出。宣言提出,為達到與碳中和目標實現起步銜接的目的,在“十四五”規劃中,須為風電設定與碳中和國家戰略相適應的發展空間:保證年均新增裝機5000萬千瓦以上。2025年後,中國風電年均新增裝機容量應不低於6000萬千瓦,到2030年至少達到8億千瓦,到2060年至少達到30億千瓦。

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據悉,我國積極推動將“三北地區”陸上風電經濟的建設和穩步發展,加快推動近海風電的規模化發展以及深遠海的示範發展,還要大力推動中東部地區和南方地區生態友好型供應鏈的發展。

目前全球風能資源技術開發潛力約為當前全球電力需求的40倍,而絕大部分資源尚未開發利用中國已開發風能資源不到蘊藏量的5%。

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中國引領風能發電裝備產業化發展,大國重器具有核心競爭力

2016年時,世界上最大的海上風力發力機組是位於我國東海的SL5000,它的高度超過100米,重量超過450噸,它是目前國內投入運營的風力發電機中單機容量最大、高度最高、重量最重的。它的機艙上可以起降直升機,它的葉片高度超過40層樓。它每小時能發電5000度電,按照一年滿發2300小時計算,一年它就可以發電1150萬度電。

4年後,我國海上風電單機容量新紀錄,今年4月,國內首臺8兆瓦海上風電機組GW175-8MW在三峽福清興化灣海上風電場完成吊裝。這是目前國內海上風電場已吊裝單機容量最大的風力發電機組。

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那麼這種單機容量最大的風力發電機組有多大呢?

資料顯示其機組輪轂中心高度為110米,相當於36層樓房的高度,單個葉片長度達85。6米,基礎高度再加上葉片頂端能達到的高度就達195米左右了,其葉輪直徑竟達175米,風輪掃風面積相當於3。4個足球場,旋轉速度最快時,葉片頂端的速度接近每秒100米,在12米/秒左右的風速條件下(最理想條件),單臺機組一天能夠發電20萬度,可供3。5萬個家庭的一日用電量。

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把這些龐然大物把它製造出來已經是一個奇蹟,在海上安裝更是難題,需要很多海洋裝備支撐。

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相較於陸上,海上的施工難度要高很多,風電安裝船作為海上風電的核心裝備,其重要性不言而喻。

安裝一套海上風電場的風電機組,需要哪些最基本的裝備?首先,需要一艘能將所有裝置送到指定地點的運輸船;其次,需要一個可以上下升降的作業平臺;最後,至少還需要吊裝風機的起重裝置、打樁施工裝置和定位系統。

中國風電總裝機量穩居世界第一,已超過2.2億千瓦,為何發展這樣快

我國成功利用“基建狂魔”優勢,打造出一體化海上風電施工維護船舶。例如自主研發的“三航風和”號。海上風機的起重裝置主要是起重機,起重能力和起重高度決定可以吊裝風機的量級。該安裝船配備了1200噸和360噸兩臺液壓繞樁全迴轉型式起重機,為國內首創。

中國風電總裝機量穩居世界第一,已超過2.2億千瓦,為何發展這樣快

海上風機基礎安裝需要沉樁。該船不僅能實現海上風電大型單樁基礎沉樁時直接翻身的功能,其船樁腿長90米,為目前國內最長,可適用水深達60米。1200噸主吊機甲板以上安裝高度達130米,為目前國內最高,可安裝8至10兆瓦風機,大大提高了海上風機的安裝效率。

在安裝、施工方面我們的不斷在提升,同時在核心技術上也完全實現了完全自主。目前,我們有許多全球領先的風電整體解決方案提供商;擁有自主智慧財產權的1。5MW、2XMW2。5MW、3。MW(S)和6。XMW永磁直驅系列化機組,代表著全球風力發電領域最具前景的技術路線;風機制造、風電服務、風電場投資業務也蓬勃發展。

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未來,我們在風能利用上將進入更加深度領域。

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總結:

我國結合國內優質的風能資源,不斷從裝備、施工技術、人才培養創就了風電全產業鏈服務,同時得益於我國供配電技術的發展,將風電能智慧併網和調配。隨著我國海洋和陸地均衡配置風能利用,我們的發達的高壓電網將呈現出巨大優勢。

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