双碳目标下,全球能源向绿色低碳转型不可逆转,新能源已然成为新一轮产业革命的主战场。风电是我国新能源发电的“双子星”,那么大家经过风电站的时候,有没有想过风力发电机转一圈可以发多少电?建造一个风力发电风车多少钱?
风力发电机的发电原理
风力发电机组由叶轮、机舱、塔筒等基础部件组成。它的发电原理很简单:机组利用风力带动风车叶轮旋转,将风能转化为机械能,发电机再将机械能转化为电能,然后电能通过集电线路输送到风电场升压站,升压后再输送到电网,就可以变成千家万户使用的清洁风电了。
可一个风电场都由几十甚至上百组风车组成,这么多风车是如何运作的呢?
每一台风车都由风电场的“中枢大脑”——主控室控制,负责风电机组运行的工作人员24小时全天候监测,保证风车的安全与健康。
风车叶子转一圈能发多少度电?
一般情况下,风速只要达到3米/秒(微风拂面的感觉),风车就可以旋转发电。
以1500千瓦的风机机组为例,机组叶片大约有35米长(约12层楼高)。风力发电机每转动一周,大概需要4-5秒(但这时的叶尖速度可达198公里/每小时),可以产生约1.4度电。在正常满功率的情况下,一天的发电量就可供15个家庭使用1年。这样一台风力发电机,每年可以减排3000吨二氧化碳、15吨二氧化硫、9吨二氧化氮。
那风力发电是不是风越大越好?
根据能量守恒定律,的确风速越大提供的电能就越多,但我们的风能转换器在风速达到一定数值时,会因为强度过大而损坏,而且事实上,发电量不取决于叶片转速。
因为风力发电机机组中存在一个类似汽车变速箱的装置,比如变速箱挂到1档,那么即使叶片转速非常快(相当于油门踩到底),但通过变速箱传动到发电机装置当中仍然是较为恒定的低速(相当于车子还是跑不快),有了这么个装置,也变向起到了保护作用。而在叶片恒定转速的情况下,叶片受力增加,功率就会增加,风机的叶片越大,功率越大,相应发电量就越多。
接着问题又来了,那风也不会乖乖听话,只往一个方向吹呀?
不用担心,风力发电机的头部集成有传感器和偏航系统,一旦风向标与风速仪采集到风向与风速变化,偏航系统就会督促偏航电机调整机舱位置,使其平稳地对准风向,最大效率利用风能。
风电还细分为陆上风电和海上风电。
两者在建设成本上有很大差异。一般来说海上风电场是陆上风电场建设成本的两倍,运维费用是陆上风电场的2-4倍。这主要是由于海上施工条件差,施工难度高,再加上海上风电远离岸边,台风、风暴潮等不利海况也会对风电运维造成较大影响。
由于海上风电的建设成本高,为了降低成本、提高效益,海上风电机组的功率逐渐提高,从5MW,7MW,8MW,10MW,13MW,甚至15MW,功率增加发电量也相应增大。相关人士介绍,三峡金风的海上风电机组13.6MW,转一圈发电大约25度。
为什么我们要继续往海上发展风电呢?
大海广袤无垠,具有丰富的风能资源,海上风电发电利用小时数高、不占用土地、不消耗水资源,适宜大规模开发,发电效率普遍比陆上风电高出20%-40%。换句话说,潜力“杠杠的”。实现碳达峰,风电大有可为。
建造一个风力发电风车多少钱?
风力发电成本高昂
在修建风力发电站时,需要付出高额的成本。首先就是最原始的投资成本,这其中就包括了一些基础设施的购置费用和安装费用,以及在建设期间存在的一些贷款利息费用等。目前,我国大部分修建的风电项目都需要在前期借贷高额的商业贷款,在这个期间,就会产生一定的利息支出,这也是一种长期借款利息。在支付贷款利息时,也存在着很大的变动,因为不同地区会根据当时的相关政策和社会环境,来确定具体的利率,并且费用的高低也与整个风电场的建设周期有着密切联系。根据相关统计,在建设风电项目当中,企业投入的资金只占20%,而有大概80%的资金都来自于银行借款,所以利息费用自然非常高昂。
并且借款利率越高,也会加大风力发电的成本,这对企业来说,需要承担不小的经济压力。在建设时期内产生的借款利息也可以进入固定资产利息,也就是资本化利息,这种利息主要包含了银行借款产生的费用,以及其他债务资金借款和融资产生的费用。
其次,也需要承担大量的运营和维修成本。在风力发电站建成之后,不仅需要投入大量的运行成本,还要花费一定的资金进行维修,并且检测故障也要产生一定的费用。比如,在进行风力发电过程当中,扇叶可能会因为一些原因产生一些问题,所以必须对整个风电机组进行检测和保养,在必要时还要更换相应零件,这就产生了一笔不少的费用。
除此之外,还需要承担报废的成本。众所周知,在风电项目当中,有很多设备都有着固定的使用周期,在这个周期结束之后,就必须进行拆除和销毁,在这期间就会产生一定的报废成本。就比如人工费和运输费,甚至还包括对环境的损害恢复费用。因为各种风电设备存在着不同的类型和使用用途,所以存在的报废成本也有着一定的差异,在通常情况下,报废成本为安装费用的70%到80%左右,在报废过程当中产生的残值,也能创造一定的收入,以此来抵消一部分报废成本。在整个风力发电站被废弃之后,这些荒废的风机设备可以进行再次回收利用,在除去清理销毁费用之后,一般产生的收益都为正值。
最后还存在着其它潜在成本。在建设风力发电站时,需要占用大量的土地资源,并且在运行过程当中,会产生一些噪音污染,所以不得不对附近的村庄进行搬迁,在这其中都会产生一些成本,并且在发电站项目前期运营到后期报废整个过程当中,也会对环境产生一定的影响,这也需要一些环境恢复费用。
风力发电站多少钱一台?
首先,由于风电机组是风电厂的主要设备,因此风电机组的制造成本将直接关系到风电场的总投资。我国大多数地方使用的是水平轴风力发电机,价格约每千瓦8000元。
不妨假定见到一个塔筒高度80米左右的风电站,需要风电机的功率是1500千瓦,换算下来风电机价格就要1200万元。
但随着风电机组制造技术的不断提高和机组性能的不断改进单机。容量也不断扩大,这将使风电机组单位千瓦的造价会明显下降,因此也随之使得风电场的造价下降。
其次,建造一个风电站所耗费的安装费用约300万元,事后维修一次至少需要上千元。一般说来,风电场的规模越大,其造价越低,这就是所谓的规模效应。这种规模效应将使风电场单位千瓦的配套设施相对的下降。
最后,风电场选址也直接关系到风电厂的经济效益。若风电场选在交通便利的地方,其所耗的运输费就可下降,这也将使风电场的建设成本下降。假设一年平均可利用风速为5000小时,不算维修费用,5年左右就可回本盈利。
以上就是关于风力发电成本的相关介绍,风能是可再生能源,非常环保。而且风能设施对生态环境影响较小。虽然前期投入较大,但相比水电和火电,后期维护、管理费用极低,是目前新能源领域中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展的发电方式之一。
但是,风是一种间歇性可再生能源,在短时间内的功率变化很大,但长时间的功率较为稳定。这使得风力发电无法根据需求而增减发电,不能作为基载电力来源。因此,风力发电必须与其他的电力来源或储存设施一起使用,才能够提供稳定的电源。随着地区的风力发电增加,可能需要更多像是火力发电、核能发电的常规能源作为备用,或是升级电网。
不过,可以使用电力管理技术来解决这些问题,像是调度不同的再生能源与不同地理分布的发电机组,向邻近区域的进出口电源、存储能量等方法。因此,目前电网公司都在探索如何实现新能源的大规模消纳。
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