风能如何发电和储存能量

由于不可再生能源的有限性和气候变化的影响日益明显，确保替代能源正成为一个巨大的问题。

 

一种解决方案是风力涡轮机，它将风的动能转化为电能以供消耗。风力涡轮机通过利用由风转动的类似螺旋桨的叶片来回收流动空气的动能。动力通过轴传输到发电机，然后发电机将其转化为电能。通常，一组风力涡轮机将安装在称为“农场”的同一位置。 

 

平均尺寸的陆上风力涡轮机可产生 2.5 至 3 兆瓦的电力，海上风力涡轮机可产生约 3.6 兆瓦的电力。从这个角度来看，一个海上涡轮机可以为 3,300 多个普通家庭供电。

 

在所有可再生能源中，陆上风电的平均平准化成本最低，平均值为 62 英镑/MWh。电力可以一天 24 小时不间断发电，但公用事业规模的涡轮机需要至少 13 英里/小时的风速，因此世界上多风的地区显然更适合。风力更强、更持久的离岸地点是风电场的理想地点。然而，将农场建在海上会给它们的建造/维护和通过海底电缆分配电力带来复杂性。

 

风电如何分配？

风电场产生的电力将输送到输电变电站，在那里被升压至 150-800 kV 的高压。然后沿着电网电力线分配给消费者。

 

风是太阳能的一种形式，是太阳对地球大气层不均匀加热的结果，是一种相对可变的能源。发电量在每小时、每天或季节性时间尺度上变化很大，这意味着电力供应通常会超过需求。在常规风电场配置中，电力直接分配到电网中。由于没有储能能力，这需要在产生的能量超过所需能量时将涡轮机减速至次优速度。

 

如何储存风能？

电池存储

电池通常用于太阳能应用，并可用于存储风力发电。铅酸电池是合适的选择，因为它们非常适合涓流充电并具有高电输出充电效率。

 

压缩空气储存

风力涡轮机可以使用多余的能量来压缩空气，这通常存储在大型地上储罐或地下洞穴中。当需要时，压缩空气可以通过直接膨胀到压缩空气马达中来使用。它也可以注入内燃机，在那里它与燃料一起燃烧以提供机械能，然后为发电机提供动力。

 

 

抽水蓄能

抽水蓄能与水力发电有关，但尚未用于风力发电。理论上，可以利用多余的发电量将水泵送到高架水库，然后在需要时用于驱动水轮机。该技术经过验证并已使用了几个世纪，总体效率相对较高，达到 70%。如果现有的水力发电厂位于适合风电场的地区，则可以利用它们。