01風力發電量怎么計算？

風力發電是指通過風輪轉動帶動發電機發電的一種方式。早期的風力發電機多用于泵水、發電和驅動機器等方面。而現在，風力發電已成為一種重要的可再生能源，被廣泛應用于發電領域。

相信不少人都有過這樣的疑惑：風力發電機轉那么慢，一圈能發多少電？

（資料圖：東方風電）

那么，首先要了解風力發電機的構成和原理。

風力發電機結構包括：葉片、輪轂、主軸、機架、控制器、齒輪箱、剎車裝置、發電機、冷卻系統、風速儀、風向標、偏航系統等。

它的發電原理是機組利用風力帶動風車葉輪旋轉，將風能轉化為機械能，發電機再將機械能轉化為電能，然后電能通過集電線路輸送到風電場升壓站，升壓后再輸送到電網，最后就可以變成千家萬戶使用的清潔風電了。依據目前的風力發電機技術，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），便可以開始發電。

風力發電轉一圈能夠發幾度電

風力發電的發電量主要受到風速和風輪的轉速影響。

根據統計數據，一般情況下，一臺2兆瓦的大型風力發電機每年可發電500-800萬千瓦時的電能。具體而言，一臺大型風力發電機轉一圈所能發電的電量取決于多種因素，包括風速、風輪轉速、風輪的尺寸和葉片的設計等。大致上，一臺2兆瓦的風力發電機轉一圈可以發電約0.01度電。

需要注意的是，不同型號、不同尺寸和不同設計的風力發電機，其每次轉一圈所能夠發電的電量可能會有所不同，具體的電量需根據實際情況進行計算。

舉一個簡單的例子來說明轉一圈風力發電機可以發多少度電。

假設我們有一個直徑為30米的風輪，高度為50米，轉速為15轉每分鐘。該風力發電機的額定功率為1.5兆瓦，這意味著在風速為10米每秒的情況下，它可以發電1.5兆瓦。

在這種情況下，該風力發電機每秒可以轉0.25圈，即15÷60=0.25。那么，當風力發電機轉一圈時，它就可以發電1.5兆瓦×60秒×0.25圈=22.5度電。這意味著當風力發電機以15轉每分鐘的速度轉動時，轉一圈可以發22.5度電。

（資料圖：中船風電）

當然，這只是一個簡單的例子，實際情況可能會更加復雜。不同的風力發電機轉速、高度、形狀等因素都會對發電量產生影響。

我們可以通過以下步驟來計算風力發電轉一圈可以發幾度電：

1. 計算風能的公式為E=0.5ρAV?，其中E表示單位時間內通過橫截面的能量，ρ表示空氣密度，A表示渦輪機葉片的面積，V表示風速。可以看出，風速對風力發電的影響非常大。

2. 風力發電機組的轉速是由風速決定的，轉速越快，發電量也就越高。一般來說，渦輪機的額定轉速是根據機組的裝機容量和葉片的材料、數量、長度等因素來確定的。

3. 風力發電機組的輸出電壓一般是交流電，一般來說，輸出電壓的頻率是50Hz或60Hz，電壓的大小根據國家標準和電力系統的要求來確定。

4. 根據電能的公式E=P×t，其中E表示電能，P表示功率，t表示時間。我們可以得知，風力發電機組的輸出功率越大，發電量也就越高。

綜上所述，風力發電轉一圈發幾度電是一個非常復雜的問題，取決于風速、裝機容量、轉速、輸出電壓和功率等多個因素。一般來說，風力發電轉一圈可以發幾度電的具體數值是需要根據不同機組的參數來計算的。

02影響風力發電量的因素

“大風車”轉一圈，最少能發大約1.5度電，最大可以達到幾百度電。風力發電的發電量受到多種因素的影響，包括風速、風輪的葉片長度和數量、風輪的轉速等。

（資料圖：大唐西藏公司）

風輪轉速和轉一圈所需時間

風輪的轉速和風的速度、風輪的尺寸、葉片的數量和設計等因素都有關系。根據統計，目前市面上的風力發電機轉速一般在10-20轉/分鐘之間，其中大型的風力發電機轉速約為15轉/分鐘。

因此，大型風力發電機轉一圈所需的時間大約是：

60秒 ÷ 15轉/分鐘 = 4秒

一般來說，當風速較小時，風輪的轉速也會較慢，發電量也會相應減少；當風速較大時，風輪的轉速也會增加，發電量也會相應增加。

風速、葉片轉速

根據能量守恒定律，的確風速越大提供的電能就越多，但我們的風能轉換器在風速達到一定數值時，會因為強度過大而損壞，而且事實上，發電量不取決于葉片轉速。

當葉片按照恒定的速度旋轉時，機艙里的變速箱，能帶動發電機的轉子一起轉。這個變速箱是行星齒輪的結構，行星齒輪就是一個大輪子帶動好幾個小輪子轉，大輪子轉一圈，小輪子就能轉好幾圈。

所以別看表面上風車葉片轉的慢，其實只要調節變速箱的檔位，里面的小發電機就能轉冒煙。

而如果葉片超速旋轉的話，不僅里面的小轉子可能會轉壞掉，更嚴重的時候，整個發電機都會毀掉。這是因為當風速超過風機限定速度時，葉片的離心率也會大大增強，慣性趨勢會打破風機自身的平衡，導致葉片崩解或折斷。因此，當風力太大時，風力發電機就需要停止工作。

葉片數量

那如何能提高風機的發電量呢？有人會問做成4個葉片行不行？理論上是可以的，但是沒必要。做成4個葉片成本會大幅提高，而收益卻跟不上，很不劃算。

一般來說，無論是我們家里的電風扇，還是風機的風車，3個葉片都會比4個葉片更有效率一些。因為3片葉子可以形成不對稱的力學動力，當一片葉片不具備動力勢能時，其他的有動力勢能的兩片，可以輕松帶動這一片轉動，能節約不少能量。

葉片大小

其實，提升風力發電發電量更好的方式就是把葉片做大。

風力發電的原理主要是把風能轉化為機械能，再把機械能轉化為電。所以決定發電量大小的其實是葉片的長度和大小，葉片越大，受力面積就越大，轉化的機械能就越多，功率就越大，相應發電量就越多。

目前2MW風機的葉片長度范圍在48-59米，而5MW風機的葉片長度能超過60米，這也就能解釋為什么你看到風車轉得那么慢了，它的葉片更大，單機容量更高。

（資料圖：中國中車）

不同的風向會影響風力發電嗎？

風力發電機的頭部集成有傳感器和偏航系統，一旦風向標與風速儀采集到風向與風速變化，偏航系統就會督促偏航電機調整機艙位置，使其平穩地對準風向，最大效率利用風能。

除此之外，一個風機具體能發多少度電，是需要看它的單機容量的。

單機容量是什么意思呢？簡單來說，就是表示這個風機一小時能發多少度電，比如單機容量1500千瓦，就是表示一小時能發1500度電。1500千瓦算是陸上風力發電機的最低規格了，我們就以這個最小的風車為例來計算。

當風速在3米每秒時，風機葉片就可以轉動，轉一圈大約要4秒左右，那么一小時就能轉900圈，則每轉動一圈的發電量為：1500÷900≈1.67度。不過這只是一個理論數值，實際要偏小一些，大約就是發1.5度。

一般來說，陸上風力發電機的單機容量較低，多為1500千瓦、2000千瓦、2500千瓦的規格；海上的單機容量較高，多為3000千瓦及以上。理論上單機容量越大，發的電就越多，當然成本也就越高。

在實際應用中，風力發電機的發電量還受到地理位置、季節和天氣等因素的影響。比如，在山區或海岸地區的風力資源較為豐富，而在城市或平原地區則風力資源較為有限。同時，冬季和春季的風速較高，因此發電量也相對較大。在天氣不好的情況下，如風力較小或風向不佳，風力發電機的發電量也會受到影響。

03 一座風力發電機多久能回本？

風力發電站的建造成本是非常高的，陸上風電場工程造價主要由以下幾個部分構成：設備購置費、安裝工程費、建筑工程費、其它費用、基本預備費、利息。各部分占總投資的比例不同，對總投資的影響也不盡相同。

目前我國風力的指導價格，根據不同類型，陸上風電分為0.29元，0.34元，0.38元和0.47元；海上風電則是0.75元，這個價格明顯比2019年降了很多。按照這個電力價格計算，就算一個1.5MW風力發電滿負荷運行，也就是每小時產生1500度電，那么從理論上來說，陸上發電站每年能夠產生的收益大概在1314度電，對應的營收大概在460萬左右。

以2MW風力發電機為例

風力發電機的成本構成

1.設備成本：風力發電機的設備成本主要包括發電機本身、塔筒、葉片、控制系統、電纜以及其他附屬設備的費用。一臺常見的2MW風力發電機設備成本約在2000萬元人民幣左右。

2.基礎建設成本：基礎建設成本包括土地征用費、地基建設費、道路建設費、變電站建設費等。這部分費用因地理位置和建設難度而異，一般約占總成本的20%至30%。

3.安裝與調試成本：安裝與調試成本包括風力發電機的安裝、調試、并網以及初期運行維護等費用。這部分費用通常占設備成本的10%至15%。

4.運營成本：運營成本包括風力發電機的日常運行維護、人員工資、保險費用、稅費等。這部分費用隨著風力發電機的運行年限而逐漸增加。綜合以上各項成本，建設一座2MW的陸上風力發電機總投資額約在3000萬元人民幣左右。

風力發電機的發電效益主要取決于其額定功率和當地的風速條件。

風力發電站的效益

以2MW風力發電機為例，假設其年利用小時數為2000小時（即平均每天運行約5.5小時），則一年的發電量約為400萬度。

為了更具體地了解風力發電機的發電效益，我們可以進一步計算其每天能發多少電以及多久能回本。

1.每天發電量：假設風力發電機每天運行5.5小時，則每天的發電量約為2.2萬度。

2.回本時間：回本時間取決于風力發電機的總投資額和電價。以當前中國平均電價0.5元/度計算，每年的發電收入約為200萬元。考慮到風力發電機的運營成本和折舊費用，假設每年凈利潤率為50%，則每年的凈利潤約為100萬元。

因此，回本時間約為30年。以上回本時間僅為理論計算值，實際回本時間可能因多種因素而有所不同。例如，風速條件、設備可靠性、電價波動、政策變化等都可能對回本時間產生影響。

（資料圖：山西安裝集團）

海上風電工程造價

海上風電項目投資成本地域性差異較大，主要由于每個海域的海床、地址、水文條件不同。江蘇省是我國海上風電產業起步最早、產業鏈相對較為完善的地區，其海上風電項目的單位建設投資約為10000-12000元/kW，而廣東省和福建省2個地區的海上風電項目的單位建設投資約在12000元～14000元/kW。

常規海上風電項目投資成本按照實體模塊可以拆分成風電機組設備（含塔筒）、基礎及施工、場內海纜、送出海纜、海上升壓站、陸上集控中心、用海用地費用、輔助及其他（不含利息）。海上風電項目風機價格一般占風電場投資成本的34%-40%之間，隨著離岸距離的上升，風機成本占比下降，基礎及施工成本、海纜成本占比上升。

這些費用只是一個大概的費用，不同地區建設風力發電站，因為環境不同，遠近不同，所以不同的項目建設成本是不一樣的，但總體來說建一個風力發電站，每千瓦的建造成本大概在9000塊錢到11,000塊錢之間。這樣算下來，1.5MW風力電站單個建造成本大概在1,350萬到1,700萬之間，個別偏遠地區有可能達到2,000萬以上。

（資料圖：山西安裝集團）

按照風力發電電站的建設成本以及對應的營收來看，一個風力發電站，如果沒有任何補貼，至少需要13年到15年之間才能夠回本，如果考慮后期的維護成本，甚至有可能需要15年以上。

當然，風力發電技術也在不斷發展創新，例如在風輪設計上采用了更加科學的氣動學原理，以提高風能的利用率；在控制系統上采用了智能化技術，使得風力發電可以更加精確地進行風向風速控制，從而最大限度地發揮風能的利用效益。還有一些新型風力發電技術，如振動風力發電、噴氣風力發電等，也在逐步得到應用和推廣。

來源綜合自：風電之窗、科普貴州、 來福LifeSchool、數字化轉型室、金烏新能