在广阔的海面上,伫立着一排排的风机,风机徐徐转动,源源不断地将海上风能转化为清洁电能送进千家万户。那么,风机的叶片转得那么慢真能发电吗?发出来的电够用吗?让我们一起来探索风机发电的奥秘吧。
其实,风机的发电原理并不复杂,主要就是利用风力带动风机叶片旋转,把风能转化为机械能,接着通过异步电机快速转动把机械能转化为电能。
由于风机叶片转动比较慢,而且风力的大小和风向随时会发生变化,这就导致了电机的转速不稳定,因此,每个风机都有一个能把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱,再加一个调速机构使转速保持稳定,然后再连接到发电机上。有了齿轮变速箱,即使风机的叶片转速再慢,也能保证电机有稳定的转速。
为了让风机发挥出最大的作用,风轮后面还有一个能感知风向的尾舵,它能把信息传给控制系统,通知机身纠正方向,从而让风轮始终对准风向。
当然,风机是有额定转速的,当风速过快时,就要旋转叶片的角度来改变迎风面积,使叶片的转速降下来。而当风速超过风机的限定速度时,风机就要立即停止工作,不然会造成叶片折断、机舱着火。
那么,风机转动一圈能发多少电呢?
让我们继续深挖。以2023年初刚研制成功的18兆瓦风机为例,该风机叶轮直径260米,叶轮扫风面积约5.3万平方米,在满发风速下,单台机组每转动一圈可发电44.8度,每年可输出超过7400万度的清洁电能,能够满足4万户三口之家一年的生活用电。
因此,风机虽然转的慢,但是发的电却是不少,由于风资源是取之不尽用之不竭的,因此风机可以持续产生电能,通过海底电缆输送到岸上,为各行各业提供清洁的动力源,这就是风机发电的奥秘。