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小知识：风能利用的历史
人们很早就注意到风能是一种非常好的能源，而且一直在寻找各种有效利用的方法。在几千年之前，古埃及人就发明了风帆，他们在船上安上风帆，借助风力使船航行。中国在明代之后，开始普遍使用风帆驱动水车灌田。
18世纪，荷兰曾利用近万座风车将海堤内的水排干，成了著名的风车之国。这种风车在欧洲大陆很普遍，是机械能的主要来源。可是后来，蒸汽机、电动机等高效的新兴机械产品出现了，古老的风车显得又慢又笨，于是被纷纷弃之不用。
风能重新被规模利用，是1973年发生石油危机以后，美国、西欧的一些国家为寻求替代化石燃料的能源，利用计算机、空气动力学和材料科学等领域的新技术研制出现代风力发电机组，加之人们越来越意识到常规化石能源对环境的污染，于是积极开发清洁、可再生的能源。风能作为一种很好的清洁能源，如今越来越受到人们的重视，并被大规模开发利用。
链接：我国风电的发展历程
我国在20世纪50年代后期开始风力发电研究工作。1986年，中国最早的风电场——马兰风电场的3台机组并网运行。
2006年1月1日，《中华人民共和国可再生能源法》正式实施，中国风力发电进入大规模发展阶段，装机规模持续迅猛增长。
2009年突破1000万千瓦，2012年突破5000万千瓦，取代美国成为世界第一风电装机大国。
截至2015年2月底，我国并网风电装机容量突破1亿千瓦，达到10004万千瓦，继续稳居我国第三大发电类型和世界风电装机首位。我国已成为全球风电装机增长速度最快、新增风电装机容量最大的国家。
风吹绿电来
——如何做到风电的并网及消纳
上期科普版介绍了人们是如何有效利用风能的，本期再来和你讲讲风电建设者是如何为风电场选址的，风电并网对电网会产生哪些影响，以及如何确保风电的消纳。
1、风电机组由哪些部分组成?
从外形看，风力发电机组由风轮、机舱、塔架组成。
风轮。风轮一般由2~3个桨叶装在轮毂上组成，是风力发电机组接收风能的部件。我们平时看到那个像风车一样的东西，其实就是桨叶，它就像水中划船用的桨一样，桨叶越大，从风中获取的能量也就越多。目前，风电场的风力发电机组大多采用3个桨叶，其特点是运行平稳、效率高。制作桨叶的材料通常是玻璃纤维，但是随着桨叶的不断加大，还需要既能减轻桨叶质量，又能满足强度与刚度要求的复合材料，如碳纤维、竹纤维、高强度玻璃纤维。
机舱。机舱内有齿轮箱、发电机、控制系统等关键设备，负责将风轮的动能转换成电能。
塔架。风力发电机组需要通过塔架将其置于空中，以获取更多的风能。塔架内通常装有梯子，以便工作人员沿梯子进入塔架顶端的机舱进行检修操作。
2、风电场如何选址?
选择风电场的场址，是对一个较大区域的风能、气象条件、电网、交通、地质、周围环境等因素和条件综合考察后，选择一个风能资源丰富、最有利用价值的小区域的过程。要综合考虑以下几个方面的因素：
(1)风能的质量。风能的质量不仅包括风能的多少，即年平均风速高、风功率密度大、可利用小时数等，还包括风的一些特性，如风向基本稳定、风速变化小等。
(2)气象条件。在与风打交道时，气象条件尤为重要。勘测一处风电场，要了解这个地方的温度、湿度、气压等气象学信息。此外，风电场一定要尽量避开那些气象灾害频发的地区。这些气象灾害包括强台风、龙卷风、雷电、沙暴、覆冰、盐雾等。
(3)地理条件。风力发电机组的队列要讲究按地形“排兵布阵”，风电场的选址也需要结合大量地理因素。首先要注意地形和地表植被。此外，建设风电场也需要尽量避开地质灾害较多的地方，比如地震带、火山频发的地域。
(4)其他因素。除了“天时地利”，建设风电场还需要充分考虑到“人和”的因素。选择靠近电网的区域建设风电场可以有效降低成本，也减少了电能损耗。风电场应远离人口稠密的地方，以避免风力发电机组噪声、风力发电机组损坏时的易发危险给人们带来的影响。风电场的选择还需要考虑尽量少破坏地表植被，尽量不侵占野生动物的巢穴区，并尽量避开鸟类的飞行路线。
3、风电场的发电机组是如何排布的?
通过对地形和风能的研究，人们为风力发电机组编排了各种队形。风力发电机组排布时，通常呈“梅花阵”排列。“梅花阵”是针对比较平坦、风向相对单一地区设计的阵列，它的整体形态为矩阵式分布，各排之间相互平行，但每两排间是相互错位的。这样做是为了减小风力发电机组之间的尾流干扰。“田字阵”和“圆形阵”都是为应对多个风向并存的情况设计的。
4、风电并入电网，对电网有何影响?
风是一种自然现象，风速与风向会随机不断变化，以致造成风电的频率、电压不稳定。而风电场大都采用了并网发电的模式，也就是将风电并入一个电网。如果一个电网中的风电比重过大，那么提供的电能质量就会受到影响，这样会使我们家庭使用的电压不稳定，以致灯泡一会儿亮，一会儿暗，或导致一些电器无法正常工作，严重时会导致整个电网瘫痪。因此，现在科研人员都在研究如何将风电变得更稳定。
5、如何确保风电的消纳?
近年来，我国风力发电进入了大规模发展阶段。风电高速发展也带来了并网和消纳难题。那么，如何确保风电的消纳呢?专家建议，要统一协调各种类型的电源规划，在风电场建成之前就规划好如何并网、如何消纳;电网建设应该走在风电开发之前，加快风电送出工程建设，提高风电外送能力;还要注重加强风电优先调度，挖掘系统调峰能力;每年冬季供暖期，优化风电配套线路检修计划，优化供热机组调度，努力增加风电消纳空间。此外，还要加快建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网，加大风电消纳范围和外送力度，实施风光水火电打捆外送，在全国范围优化配置和消纳。
6、为何要开展大规模海上风力发电?
众所周知，海面上的风能资源比陆地上丰富，海上很少有静风期，能更有效地利用风力发电机组的发电容量。海上的风速随高度的变化小，不需要很高的塔架。而且，海上没有复杂的地形对气流的影响，因此减小了风对风力发电机组的疲劳损耗，可延长其使用寿命。另外，海上风电不占用宝贵的陆地资源，且适合安装大型机组。目前，很多国家都在发展大规模海上风电场，海上风力发电已成为风电的发展趋势。我国有漫长的海岸线，有着丰富的海上风能资源。国家能源局2010年指出，要大力推进海上风力发电基地建设。 
