风能，作为一种清洁的可再生能源，就地可取，取之不尽，用之不竭。

　　随着“双碳”目标的提出，风电发展驶入快车道，陆地、海上的风机纷纷“拔地而起”，成为保护环境、输送绿色能源的“风中使者”。

　　下面一起走近大风车，深入了解它究竟是如何将摸不着的风转化为点亮万家灯火的电能。

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　　（一）风力发电机的基本类型

　　风力发电机归纳起来可分为两种基本类型：

　　水平轴风力发电机：目前在陆地和海面上普遍可见的风机，基本都是采用水平轴风力发电机，它们拥有3个叶片，风轮的旋转轴与风向平行，因此采用水平轴发电机的风机是正面迎风进行发电的。

采用水平轴风力发电机的风电场

　　垂直轴风力发电机：风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向，在风向改变的时候无需调整对风角度即可在风中运行，功率相比水平轴风力发电机较小。

垂直轴风力发电机

　　接下来，一起了解常见的水平轴风力发电机有哪些主要构成：

水平轴风力发电机主要部件

　　（1）叶片：叶片是吸收风能的单元，将空气的动能转换为风轮转动的机械能。

　　（2）变桨系统：变桨系统通过改变叶片的桨距角，使叶片在不同风速时处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。

　　（3）机舱控制柜：信号监测和控制中枢，具备下达偏航控制指令、发电机保护监控等功能。

　　（4）风速风向仪：实时测量风速和风向，将数据信息反馈到机组的主控制器中，进而调整风轮迎风方向，实现机组最优发电水平。

　　（5）发电机：发电机是将风轮转动的机械动转换为电能的部件。

　　（6）齿轮箱：齿轮箱是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并使其得到相应的转速。

　　（7）制动系统：根据指令对风机进行制动，使叶片停止转动。

　　（8）塔筒：支撑风机机舱的支架，同时也是检修人员登上风机机舱检修设备的通道。

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（二）风力发电的过程

　　风并非“推”动风轮叶片，而是吹过叶片形成叶片正反面的压差，这种压差会产生升力，使风轮旋转带动齿轮箱里的转动轴，进而带动发电机转子旋转进行发电。由此，风的动能通过转化成发电机转子的动能，进而转化成电能进行输出，随后经过箱变升压，通过集电线路输送到风电场升压站，再升压后输送到电网，成为供千家万户使用的清洁电源。

风力发电输送电能示意图

　　说到风力发电，大家是否好奇，这些远看时叶片转动缓慢的大风车，到底转一圈能发多少电呢？

　　目前主流风机的单机容量从1.5～10兆瓦不等，未来可能会更大。普遍来说，小容量的风机主要分布在陆地上，而大容量的风机大部分在海面上。当然，风机单机容量越大，同等风况等条件下发电越多。以2兆瓦的风力发电机组为例：叶片长50米左右，以额定转速运行，转动一圈约4秒钟，叶尖速度可达280公里/小时，堪比高铁速度，风轮转动一圈约发2.2度电能。

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　　对于目前主流风机来说，在风速达到2.5～3米/秒即可发电，而过大的风，却会使风力发电机组整机结构承载超限造成机组损坏。当风速大于25米/秒，风机会启动智能保护并停机；当遇到紧急情况时，运行监控人员也可远程操控使风机安全停机，从而保护风机不发生危险。

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　　大家知道风速风向是随时变化的，而风机为达到最优发电水平，需随时根据风速风况对风轮迎风的方向进行调整。因此，每台风机都配备了各种各样的传感器，通过测量风速、温度、角度，直接反馈到机组的主控制器中，经过判断分析，主控制器下达风机启动、偏航受风以及功率控制等指令，就可以实现风机处于最优发电状态的迎风方向了。

　　（三）风力发电现状与展望

　　目前，风力发电主要分为陆上风电和海上风电，我国陆地面积广阔，“三北”地区及东部沿海地区是我国陆上风能资源最丰富的地区，且新疆、甘肃、内蒙古等地已陆续建成多个陆上风电基地。此外，我国还拥有辽阔的领海面积，拥海上风能资源丰富。

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　　与陆上风电相比，海上风电具有几个明显的优势：海平面不像陆地那样高低起伏，海上的风几乎不受阻挡，平均风速高，且风速稳定，使得风机发电的效率能够达到更高；海上风电场靠近东南沿海电力负荷中心，可以减少长距离输电带来的投资成本和电力损耗。两者相较而言，在海上建立大型的风电场更有优势。

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　　因此，发展海上风电将成为我国能源结构转型的重要战略支撑，是我国强化能源战略与海上强国战略的重要组成部分。

　　目前，《广东省能源发展“十四五”规划》已出台，提出“十四五”期间新增海上风电和陆上风电装机容量共约2000万千瓦，风电迎来全面发展新机遇，让我们加入绿色低碳行列，共同为实现“双碳”目标助力