2023年，我国可再生能源总装机突破14亿千瓦，占全国发电总装机比重超过50%，历史性超过火电装机。其中，风电作为可再生能源的主要形式，是构建新型能源体系的主体能源。那么，风究竟是如何转化为电的呢？本期科普卡片带我们一起走进风的世界，探索化风为电的奥秘。
1 风的由来和风能
简单来讲，风的形成是由地球表面温度和压力差异所引起的大气运动。这种大气运动与地球上各纬度所接受的太阳辐射强度有关。太阳辐射能的纬度分布不均,造成高低纬度间的温度差异，使空气产生压力差，导致空气流动，从而形成了风。
风，这个我们日常生活中常见却容易被忽视的自然现象，实际上蕴藏着巨大的能量。我国是世界上最早利用风能的国家之一。公元前数世纪，我国人民就利用风力提水、灌溉、磨面和利用风帆推动船舶前进；三国时期，大家耳熟能详的“赤壁之战”，正是巧妙利用了风的力量成就了历史上著名的以少胜多的战例；在科技发达的今天，风电更是为我们的生活带来了取之不尽、用之不竭的绿色能源。
2 风的“魔法工厂”能
从风的由来可以看到，风本身是不带任何感情色彩的自然现象，只是在人类智慧和现代科技加持下，才产生了有利于生产生活的强大能量。现代社会，风能的使用领域主要是风力发电，而实现这一过程的关键就在于风力发电机组。
一台风力发电机组就像是一个生产绿色电能的“魔法工厂”，可分为风力机、发电系统和控制系统等多个部分，它们以风为原材料，各自在不同环节发挥关键作用。当风吹过叶片，驱动风轮旋转，将风能转换为机械能；发电系统通过发电机和辅助设备，将旋转机械的动能转换为电能。与此同时，风力发电机组的控制系统会通过传感器、电气设备、计算机控制系统和相应软件对风能转换为电能的全过程进行动态跟踪，对整机进行监控，从而确保风机安全运行。但一台风力发电机组产生的电能远远不够，于是根据当地风资源的大小，发电企业会配套安装相应数量的风力发电机组，并进行统一运维管控，于是便产生了一个个风电场。以一个总装机容量100万千瓦的风电场为例，每年可贡献绿电约30亿千瓦时，能够满足106万户三口之家一年的用电需求。
3 电的“物流中枢”
前面我们提到，风力发电机可以把风能转化为电能，但这只是完成了从原材料到产品的生产加工，要想真正实现经济社会效益，还得通过物流系统，把电能输送到千家万户，而这就不得不提到另一个关键系统——电力接入系统。
这个系统就像风电场与电网之间的“物流中枢”，负责将各个风电机组输出的电能汇集在一起，传输至升压变压器。升压变压器将低电压的电能转换为高压电能，以满足电网的电压要求。电网连接装置则负责将高压电能安全地接入电网，并进行相应的控制和调节，确保供电稳定性。至此，便完成了从电力生产到电力输送的全部环节，再通过配电系统将电能输送到千家万户，于是，神奇的风便化为了万家灯火。
来源：中船风电
