持續(xù)的氣候變化和生態(tài)環(huán)境惡化讓世界各國高度關(guān)注環(huán)境可持續(xù)發(fā)展議題，對可再生能源的探索，以及對相關(guān)技術(shù)的研發(fā)從未止步，在電力能源方面也取得了突破性的進展。
在空曠的高山之處，我們經(jīng)常會看到隨風轉(zhuǎn)動的大風車，既是一道亮麗的風景線，也是一項偉大的工程。這些遠觀似小、近看卻為龐然大物的風車擔著風力發(fā)電的重任。
風力發(fā)電是什么？
所謂的風力發(fā)電，是指應用新能源發(fā)電技術(shù)、風能存儲技術(shù)等，經(jīng)過風力發(fā)電機組的正常運轉(zhuǎn)，將風的動能轉(zhuǎn)為機械動能，再從機械動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏幽艿倪^程。
風力發(fā)電機組主要由風輪、機艙、塔架、對風裝置等構(gòu)成，機艙部分涵蓋增速齒輪箱、發(fā)電機、整流罩、通風裝置、隔音器等。
風力發(fā)電機有多種類型，從速度來看，可劃分為恒速風力發(fā)電機、有限變速風力發(fā)電機和變速風力發(fā)電機。按照主軸方向和葉片形式分類，有水平軸和垂直軸兩種樣式。此外，裝機的電機有異步型和同步型之分。
上述不同類型的風力發(fā)電機優(yōu)點各異，目前，水平軸風力發(fā)電機是世界上利用最多的形式，分屬變速風力發(fā)電機類別的“永磁同步發(fā)電機”因系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單、高效，或?qū)⒊蔀槲磥盹L力發(fā)電機的主流。
風輪作為實現(xiàn)將風的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械動能的重要部件，對葉片的制作材料十分考究。具備強度高、重量輕、耐腐蝕、使用壽命長等特性的材料更符合市場對應用的訴求。目前使用較多的材料有玻璃鋼、混合復合材料、碳纖維增強材料等。
風力發(fā)電機的原理
在基礎(chǔ)設施搭建完備的基礎(chǔ)上，開始利用風力來進行發(fā)電。
發(fā)電機的工作原理為：“利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電”。
在大多數(shù)人的認知里，也許風力發(fā)電機的功率越大，發(fā)電效果越佳。但事實真的是這樣的嗎？
答案是“不”，風力發(fā)電機這一裝置只是給電瓶充電，電能的儲存由電瓶來完成，人們最終用電功率的大小更多的取決于電瓶的大小。
風力發(fā)電并非百利無一害
丹麥是世界上最早使用風力發(fā)電的國家，風輪制造技術(shù)跑在前列，享有“風車大國”的盛名。
早在1979年，美國就建成了當時世界上首座最大的發(fā)電用風車，據(jù)預估，按照風車常規(guī)運轉(zhuǎn)時間，可滿足北卡羅來納州七個縣1%-2%的用電需求。
根據(jù)市場調(diào)查數(shù)據(jù)，2019年，全球風電新增裝機容量超過60GW，較上年同比增長19%。亞太地區(qū)新增風電裝機容量占全球的50.7%，引領(lǐng)全球風電發(fā)展，而全球最大海上風電市場國是英國。
海上風力發(fā)電逐漸成為當前世界各國主要瞄準的風電發(fā)展方向，根據(jù)媒體最新消息，日本更是擬增作為風車建設據(jù)點的基地海灣，目標是到2040年使海上風力發(fā)電能力提升至最大4500萬千瓦，這一數(shù)量相當于45個核電機組。
盡管風力發(fā)電技術(shù)趨于成熟，發(fā)展速度迅猛，發(fā)電優(yōu)點也不少，但不時傳出西方國家“棄風電”熱潮，甚至拆除設施，還有人將風力發(fā)電喻為“垃圾電”。原因何在？
風力發(fā)電的缺陷
電能輸出不穩(wěn)定。首先，因為風力大小是不可控因素，風力無法維持固定的大小，當風力帶動風車葉片轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電能忽多忽少，輸出極不穩(wěn)定，電壓和頻率的不穩(wěn)定會影響輸送電網(wǎng)。
其次，用電和供電兩端的量難以平衡，可能用電高峰期的時候風力小，而進入夜間，用電量下滑的時候風力卻變大了，產(chǎn)出的點并不為用戶需要，白白浪費。
威脅生物安全，破壞生態(tài)環(huán)境。很多人會認為架起的風力發(fā)電機，會成為鳥類活動過程中的巨大威脅，不少鳥兒在飛行中因撞擊而死亡，影響物種的多樣性。
此外，耗材量巨大的舊風車一經(jīng)淘汰，處理不好會產(chǎn)生環(huán)境污染，破壞自然生態(tài)。
為何我國還大力修建？
風力發(fā)電雖然不是十分完美，但它存在的意義卻是巨大的，當世界上對風力發(fā)電提出質(zhì)疑的聲音層出不窮時，我國卻在大力發(fā)展風電，并在技術(shù)上不斷創(chuàng)新。
國家統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截至4月底，全國發(fā)電裝機容量22.3億千瓦，同比增長9.5%。其中，風電裝機容量2.9億千瓦，同比增長34.6%。
市場的調(diào)研表明，中國已經(jīng)成為世界第一大陸上風電、世界第三大海上風電國家。我國大力修建風力發(fā)電設備的原因主要有：
清潔低碳。能源短缺、環(huán)境污染是世界面臨的共同問題。我國計劃在2030年前實現(xiàn)“碳達峰”，2060年前實現(xiàn)“碳中和”。風力發(fā)電的核心優(yōu)勢得以顯現(xiàn)，自然成為發(fā)展的重點項目之一。
推動風電技術(shù)國際化。我國風電的發(fā)展，經(jīng)歷了依靠進口到自主研發(fā)設計的過程，從遭遇國外電機應用水土不服到設備國產(chǎn)化，接連刷新風電機組單機容量，逐步接軌國際，一些細分領(lǐng)域甚至處在領(lǐng)先地位。
提高電力儲備，確保用電量。中國地大物博，風能資源豐富，可有效利用。同時我國人口眾多，用電量大，通過風力發(fā)電滿足市場的需要可以在一定程度上緩解用電壓力。
此外，在2020年，我國宣布要用10年的時間將風能、太陽能總裝機容量提升到12億千瓦，將會推動我國率先成為發(fā)展可再生能源利用上的典范國家。
事物都有兩面性，盡管風力發(fā)電還存在著不足，但不可否認其開發(fā)價值和商業(yè)化發(fā)展前景。
綜合對比來看，火力發(fā)電會釋放氣體與粉塵污染空氣，水力發(fā)電對地理環(huán)境有一定要求，核發(fā)電會產(chǎn)生輻射和熱污染，而風力發(fā)電無需使用燃料，利用了儲量大、無污染、可再生的風能來進行能量之間的轉(zhuǎn)化，過程相對清潔環(huán)保。
雖然風力發(fā)電在應用的過程中還面臨著諸多的技術(shù)難題，但隨著科研水平的提升，我國一定會逐項攻克。
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參考文獻：
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