国家为什么普及小型风力发电(风力发电危害有多大)
在上世纪70年代,人类遭遇了“石油危机”,不可再生资源逐渐满足不了人类的需求,清洁能源重新回到了人类的视野当中,其中风力发电深受人们的欢迎,我国也非常注重这方面的发展,可在近几年,不断有科学家以及一些环保主义者,纷纷提出风力发电会带来一定的危害,这是道听途说,还是有具体事实依据呢?我国该继续大力发展风力发电,还是听从一些国外专家的建议呢?
首先我们来了解一下目前我国的主要发电方式,我国主要有风力发电、火力发电、水力发电、太阳能发电等,目前我国电力的主要来源还是依靠火力发电,但在火力发电的过程中会释放出大量的二氧化碳,对环境造成一定破坏。
为了更好地保护环境,我国推出了许多新型发电方式,其中风力发电非常突出,我国的风力发电主要建设在一些沿海地区以及西北部,风是一种潜力非常大的新能源,曾被众多国家所看好,据有关专家计算,地球上的风能储备约为2.53亿千瓦,要比地球上可开发利用的水能总量多10倍。
作为一种前景十分广阔的新能源,为什么我国在大力建设,而有的国家却在大力拆除呢?近几年来欧美国家提出了风力发电对人类有一定的危害,面对这些问题,我国应该拆除风力发电还是继续大力建设呢?
在了解这一问题之前,我们需要先了解一下风力发电的主要原理以及构造,通俗来讲风力发电是把风产生的动能来转化为机械动能,再由机械动能转化为电力,风力带动风车叶片旋转,风车内部的增速机会使速度提升,从而促使发电机发电,根据风力发电技术,只需要每秒三米的微风就可以带动风力发电,在生成电之后,还需要通过变压器来实现升压,并网到国家电网,最后再输送到各家各户。
在风电场当中主要由风力发电机组、输变电压线、升压站等部分组成,而风力发电组基本构造是由叶轮机舱、齿轮箱、发电机等重要设备组成,风力发电在世界上很多国家形成了一种热潮,主要是因为风力发电不会产生燃料问题,也不会对空气产生污染。因为每个地区以及季节的不同,所产生的的风向和风力也有着较大的区别,想要风力发电最大化使用,就需要让它永不停歇地转动,所以在风力发电机选址时,需要选择在一些风力比较大的盆地以及湖泊海洋进出口,应该尽量避开一些村庄以及国家资源类的矿区和保护地。
为什么当风速很大的时候,风机叶片转动还是很慢?
其实这很好理解,风机叶片转速慢与自身重量以及风速有着较大的关系,风机体型越大 叶片也会越长,重量越大转速越慢,虽然有时候风速很快,但当风速超过风机规定速度时,风机就会停止工作,如果不停止工作,转速非常快的话,离心力会大大增加,惯性作用使得风机自身不稳定,导致叶片折断,事实上,风力发电量并不取决于风机叶片旋转的快慢,当叶片处在恒定转速时,叶片的受力就会随之增加,功率也会增大,也就是说风机叶片越大,发电量就会越多。
为什么风力发电只有3个叶片,而不是2个甚至5个?
简单来说就是3个叶片能使风机达到一个平衡状态,如果叶片数量太多,想要达到一个平衡是比较困难的,并且造价会增高,当风速在额定状态下,发电功率和风轮扫掠面积是成正比的,所以既然增加200个叶片的风轮和1个叶片的风轮,所产生的功率是相同的。
从图片中我们可以看到,随着叶片的不断增加,风能利用系数也相应在增加,在3片到5片的过程中,风能利用系数增加的幅度,相比1片到3片的幅度要小一些,根据成本计算来讲,增加多个叶片是不切实际的。
欧美国家为什么提出风力发电危害大?有什么依据?
在近几年来,每年会有高达几十万只鸟类死于风机叶轮,一些生态环保主义者认为是风力发电,加速了一些鸟类的死亡,所以他们非常抵制风力发电,风机之所以会导致鸟类死去,是因为风机叶轮在转动时会产生一定的噪音,在澳大利亚有人表示,自从附近安装了风力发电之后经常夜不能眠,认为是风机发出的声波影响到了睡眠质量,不过目前还没有确切的结论来证实这一说法。
风机还会惊扰到一些在低空飞行的鸟类,曾经美国堪萨斯州的松鸟就逐渐消失在风力发电之下,还有就是风电场所散发出的光源会吸引一些昆虫聚集,尤其是一些夜间飞行的鸟类,不幸的鸟就会死在叶轮下,根据有关调查显示,风电场周围却是不适合一些鸟类生活栖息,可能会对生态系统造成一定的影响,但一些要凭数据来说话,据了解,在美国平均每年会有10到44万只鸟类死于叶轮下,但是死于高楼撞击鸟类却高达5亿多只,人类活动中死亡的鸟类,只有万分之一的概率死于风机叶轮,所以说风力发电对鸟类产生的影响并没有多么严重。
风力发电会对环境造成影响?
欧美国家表示风力发电会对气候造成一定的影响,据哈佛大学有关研究者称,风力发电场影响了气候,随着风机持续旋转,从而使上层高温空气和下层低温空气产生了替换,让当地气温增高了0.5摄氏度,增加了温室效应,他们还有另一种说法,表示风力发电利用了大气中的风能,根据能量守恒定律,产生一种能量就会消耗掉另外一种能量,风能是气候变化的重要因素,假如产生变化就会对气候带来比较严重的影响,但是抛开了作用去谈危害,这就是在“耍流氓”,目前在全世界分布着很多大型风力发电场,但目前我们人类对风能开发是非常少的。
在很多可再生能源中普遍存在着一个问题,那就是利用率低,大自然造就了可再生能源,也造就了可再生能源的间歇性和不确定性,再就是从电网控制角度来讲,风力发电被称为“垃圾电”, 之所以这样,主要是因为风力发电相比其他方式来说,控制和运用起来更难。
风力发电具有随机性、逆调峰性、建造成本较高等缺点,随机性顾名思义,就是风不受人类的控制,风力忽大忽小,这就导致有时候风力发电起不到作用,电力输出不具固定性,逆调峰性简单来说,就是在电网需要大量用电的时候,风机发电量会很少,有时候电网会达到电力饱和的状态,风机又会提供大量的电力,如果在某一时间段内,电网在饱和状态下有大量电力进入,会加大电网的承受压力,严重可能会导致整个电网短时间瘫痪。电网一旦瘫痪,所产生的的后果是不可预计的,一般的小型风力发电机还需要配备蓄电池组,所以这会提高一定的建造费用,后期维护保养也要考虑蓄电池组的问题,会大大提高自身的成本,
因为上述的种种原因,导致一些不依靠风力作为主要发电方式的欧美国家纷纷抵制,大力拆除原先建设的风力发电设备,但像一些风力发电占比较大的国家,例如英国,在英国当地风力发电占比超过了10%,虽然他们也在拆除风力发电,但并不是大规模的,大规模拆除可能会对社会产生一定的影响,我国风力发电占比并不大,仅为5.6%,火力发电仍旧是主流,占比为70.5%。
目前风力发电面临着两个主要的问题
第一是风机的并网技术有待提升
第二是在进行大规模并网之后的电量消纳问题
虽然曾经面临种种技术障碍,但就目前国情来看,风力发电是必不可少的,我国之所以力推风力发电,因为在我国西北地区有着地形复杂、海拔较高、风力资源丰富,以及电力资源不充足的情况,假如在西北地区发展火力发电,前期资金投入相对比较大,并且后期维护成本也高,所以在西北地区,利用可再生清洁能源发电在一些方面来讲是可行的。
德国的风力发电一直走在世界的前列,有相关数据显示,在2019年全年,德国发电总量为5156亿千瓦时,其中风电占据了总发电量的24.67%,相比其他国家来说占比较大,作为热衷于可再生清洁能源的德国,他们曾经计划2030年以前,在全国实现65%以上的清洁能源供电,但很多学者以及民众对此表示反对,这也导致德国可再生清洁能源发电量锐减,德国风电消纳比例高,主要是因为他们是以分散式并网为主,而我们目前是以集中式并网为主。
目前我国也有着一些风机拆除计划,但大多数是出于保护自然环境以及拆除旧设备为主,但从实际情况来讲,我国总的风机数量是在不断增加的,虽然风力发电具有一定的短板,但我们不能因为它的短板就否定了它所产生的价值,相信在未来,关于可再生清洁能源会有更加安全可靠的技术出现,到那时将会面临传统发电方式大换血。
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