深入浅出说能源（九）
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（全文字数：1362字，阅读完大约需要4分钟）
哥哥姐姐弟弟妹妹们，大家好，我是王同学。
接上篇。
当太阳照射到地球表面，由于地球表面各处受热不均，产生温差，从而引起大气的对流运动，我们把这种对流运动叫做风。从根本上讲，风能是太阳能转化来的，到达地球的太阳能当中只有2%可以转化为风能，但是它的总量却十分可观，大约是地球上可以开发利用水能总量的十倍以上。
风能的大小取决于风速和空气的密度。风速越大，能量越大，空气密度越大，能量越大。
风能最常见的利用方式是风力发电，风力发电机可以做的到体积非常小，所以对于沿海的岛屿，边远的山区，地广人稀的大草原和高原，都是灵活解决生产生活能源的途径.
风力发电机可以大体分为四类，微型风机（1kw以下），小型风机（150kw），中型风机（50300kw）和大型风力发电机组（300千瓦以上）。
另一种更重要的分类方式是按照运行方式，具体可以分为离网型风力发电机和并网型风力发电机。
离网型风力机不向电网输电，应用在无电网地区，主要就是老少边穷地区，功率较小，服务一个家庭，一个村庄，最多就是一个海岛。需要把发的电存进蓄电池里边，通过离网逆变器[1]向使用单位供电。或者也可以是小型风力发电机组和柴油发电机，太阳能电池板结合起来向比较大一点的单位供电。
并网型风力发电机是风力发电的主要方向，通常是一处风电厂安装几十台甚至上百台大型的风力发电机，发出来的交流电经过变压器向电网输送，比如说，河西走廊的风电场——中国甘肃酒泉千万千瓦级风电基地（完全建成之后规模达到2000万千瓦，基本上相当于陆地上的三峡）。
上面我们提到了一个词——风电场，它指的是一批风电机组或风电机组群，汇集线路，主升压变压器和其他设备组成的发电站。主流的风力发电机组高度在100m左右，叶片长度有六七十米，同时还有尾流效应（这个是流体力学的名词，具体原理王同学也搞不懂），风机和风机之间不能摆放太过密集。所以，风电厂一般占地巨大，总面积几十平方公里的风电厂是很常见的，而一般的火电厂占地就几平方公里而已。海上风能平稳充足，是未来风电开发的重点地区之一，未来大规模风电厂将向深海发展。
中国的风电主要在风力较大且地广人稀的三北地区（东北，华北，西北）和东南沿海和岛屿地区。河西走廊是两山当中形成的一道细长的峡谷，会形成大陆上的穿堂风，所以，河西走廊被称为“世界风口”。
风电有几个趋势。比如，在未来风电单机容量会越来越大，大型化是一个趋势。还有，一般风机的启动速度是3m/秒[2]，城市周边有很多低风速区，想要开发这些风力资源的话，需要研发低风速风机，目前造价较高，需要进一步降低成本。还有一个趋势是，极端寒冷条件下，风机叶片容易结冰，严重影响效率，比如说，零下30度可能会自动停机自我保护，为了适应北极地区气候，有必要研发极端低温情况下的风机。[3]
目前中国风电已经超过核电，成为仅次火电和水电的第三大发电能源。
未完。
自知，重基础，专心致志
王同学
2023.3.25
[1] 蓄电池组输出的是低压直流电，经过逆变器变成交流220V民用电。
[2] 工作分数一般在3~25m每秒之间。
[3] 为什么要研发北极地区的分级？这和有效分数有关系，中国的分资源一般为每年22002300小时，北极地区可以达到48005000小时。
