風力發電是一種可再生的清潔能源,隨着我國在風電技術界的不斷突破,各種國產的風電設備越來越大,功率也越來越高,風電場也越來越普遍,難免會有個別風機會比較靠近民居,因此有很多朋友非常擔心風電的電磁波輻射會影響人體健康,因此住在風電場附近的朋友開始惴惴不安!
風電是怎麼發電的,它發出的是什麼電?
風力發電原理很簡單,利用風機將風能轉換為機械能,然後再通過發電機將機械能轉換為電能!很多居住在草原或者偏遠山區的朋友,甚至在自家院子裏就有一台風力發電機,所以這個對大家就已經比較熟悉了!
風力發電機有哪些類型?
常見的風力發電機有兩種,一種水平軸風機,另一種則是垂直軸風機!我們看到的大部分風機都是水平軸的,也就是三個槳葉的旋轉平面與風向垂直,在風力的推動下,轉動的槳葉帶動轉軸,然後通過增速機構推動發電機!
垂直軸風機與水平軸風機相比有一個好處,水平軸風機需要調整槳葉和風向垂直,但垂直軸風機是全向的,除非風向來自其上方,否則它不需要調整角度,但它也有一個致命缺點,垂直軸風機的風能利用率很低,只有40?而且有些類型的垂直軸風機沒有啓動能力,需要增加啓動裝置!
因此儘管水平軸風機的結構與轉向比較複雜,但現代風電場的風機比例中,絕大多數仍然是水平軸風機!
風力發電機為什麼越建越高?
其實要理解風機為什麼越來越高很簡單,它只是為了利用更強大的風能,槳葉帶動轉軸旋轉的能力與槳葉掃過的總面積有關係,而槳葉的圓面積與半徑的平方成正比,因此越高的風機意味着可以裝上更長的槳葉,可以利用更多的風能,它的單機裝機容量也將大幅增加
153米塔筒高度+56米葉片=葉尖高度210米
亞洲最高的風力發電機在泰國,2017年7月22日成功安裝,塔筒高度為153米,槳葉旋轉半徑56米,旋轉掃過的最高點距離地面達210米!全球最高的風機則在芬蘭,斜拉索支撐塔架高度達到了175米。
風力發電機發出的是垃圾電?
有很多朋友形容風電為垃圾電,主要是風力不像水力發電或者火力發電,在未來很長一段時間內是可控可調配的,但風這玩意兒説沒就沒了,即使預測也不太準確,所以一會又一會沒有的風電難以作為基載供電!不過隨着現代各種儲能比如抽水蓄能和電池蓄能的成熟,這些缺點都在改觀!
但各位不要小覷了這種垃圾電,分佈各地的風電場可以解決電力調配的問題,據BP於2018年統計,風力發電已經佔全球電力來源4.8?在歐洲則佔到了14?丹麥則佔到了43.4?
全球風電裝機容量
風力發電發出的到底是什麼電?
風力發電機都比較龐大,避免互相影響和利用風能外,風電場一般佔地都非常大,通常是數公里甚至數十公里,因此最後將這些電能匯流併入電網就非常關鍵,為了減少匯流線損,單一的風電機往往會在風電機塔座內設置變壓器,將風電機發出的電壓升高至比較高的電壓等級,比如35kV!
內部結構透視圖 1:葉片;2:整流罩;3:輪轂;4:主軸承座;5:主軸;6:變速齒輪箱;7:主控制櫃;8:發電機;9:風速風向儀;10:機艙底盤及偏航電機
電壓可調,但頻率卻不好調,一般都是工頻交流電,也就是我們熟悉的50HZ,當然這是我國的標準,各國的標準中還有60HZ也是常見頻率,除了特殊的電源以外(不是風電機)會有中頻電源燈,常見的交流電大都這兩種頻率
風電場對人體到底有沒有影響,多遠距離才安全?
上文中瞭解了風機到底是怎麼發電的,下面我們可以來了解下風力發電場對人體到底有沒有影響!不過在討論對人體之前,對鳥類影響倒是極大的!看上去槳葉轉的很慢,但它的線速度極高,那個大刀片可以將直升機切成兩段,所以鳥類不小心撞上那是必死無疑!
發生火災的風力發電機,剛好可以瞭解下轉速
所以這個高速劃過空氣的槳葉也會帶來很大的噪聲,部分風機內部還有變速箱,那噪音就會更大一些,另一些則是直驅的永磁同步發電機,噪音則相對小一些,但主噪音還是來自槳葉,因此在風電場周圍噪聲是比較大的!
據種花家實地參觀瞭解,一台二三十米高的風機,只有走到近前才會聽到明顯的噪音,比如100米以外噪音其實並不明顯,而中國環境噪聲容許範圍:夜間(22時至次日6時)噪聲不得超過30分貝,白天(6時至22時)不得超過40分貝。
這個標準下,一般的中小型風電場的風力發電機200米以外,加上房子的阻隔,幾乎就難以察覺到有噪音了,因此在風電場周圍,噪音可能不是大家擔心的!
那麼風力發電機的電磁波會影響人體嗎?
上文我們介紹了,風力發電機發出的電壓比較可能的是高壓交流電,比如35kV,頻率是50HZ,這個標準下,輻射其實非常小,而且整個風電結構為了防雷是一個法拉第籠,也就是説外殼大都有金屬材料,防止閃電進入內部,被雷擊時會通過導電的外殼將電流導入大地,風電機的設備艙外罩,塔筒的金屬材料等等,都是完成整個工作的一環!
另外高壓電影響,它是通過塔筒的輸電線進入地下彙總併網,高壓電地下電纜都是鎧裝,帶有金屬外殼可以接地,而且有專門的電纜溝,它的影響真正比架空電纜還要小,所以從這個角度分析,風力發電的電磁波影響人體,差不多就是無稽之談了!
唯一需要考慮的佔地和噪音污染,而現代很多風電場都建在大陸近海,影響就更小了!