一、風力發電原理
把風(feng)(feng)的動能轉(zhuan)變成機(ji)(ji)械(xie)動能,再(zai)把機(ji)(ji)械(xie)能轉(zhuan)化(hua)為(wei)(wei)電力(li)動能,這就是(shi)風(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)(fa)(fa)電。風(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)(fa)(fa)電的原理,是(shi)利用風(feng)(feng)力(li)帶動風(feng)(feng)車葉片旋轉(zhuan),再(zai)透過增速機(ji)(ji)將旋轉(zhuan)的速度(du)提(ti)升,來促使(shi)發(fa)(fa)(fa)(fa)電機(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)電。依據目(mu)前的風(feng)(feng)車技術,大(da)約是(shi)每秒三(san)米的微(wei)風(feng)(feng)速度(du)(微(wei)風(feng)(feng)的程(cheng)度(du)),便可以開始發(fa)(fa)(fa)(fa)電。風(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)(fa)(fa)電正在世界上形(xing)成一股熱潮,因為(wei)(wei)風(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)(fa)(fa)電不需要使(shi)用燃料,也不會產生輻射或空(kong)氣污(wu)染。
風(feng)力(li)(li)發(fa)電所(suo)需要的裝置(zhi),稱作風(feng)力(li)(li)發(fa)電機組。這種風(feng)力(li)(li)發(fa)電機組,大體上可分(fen)風(feng)輪(包(bao)括尾舵)、發(fa)電機和鐵塔三部分(fen)。(大型風(feng)力(li)(li)發(fa)電站基本上沒有尾舵,一般只(zhi)有小型(包(bao)括家用型)才(cai)會擁有尾舵)
風輪是(shi)把風的動能轉變為機械能的重要(yao)部件,它由兩只(zhi)(或更多(duo)只(zhi))螺(luo)旋槳(jiang)形(xing)的葉(xie)(xie)輪組(zu)成。當風吹向漿葉(xie)(xie)時,槳(jiang)葉(xie)(xie)上產(chan)生氣動力(li)驅動風輪轉動。槳(jiang)葉(xie)(xie)的材(cai)料(liao)要(yao)求強度高、重量輕(qing),目(mu)前多(duo)用玻璃(li)鋼(gang)或其它復(fu)合材(cai)料(liao)(如碳纖維(wei))來制造。(現在還有一些垂直風輪,s型旋轉葉(xie)(xie)片等,其作用也與常規螺(luo)旋槳(jiang)型葉(xie)(xie)片相同)
由于風(feng)(feng)(feng)(feng)輪的(de)轉(zhuan)速(su)比較低,而且風(feng)(feng)(feng)(feng)力的(de)大(da)小和方(fang)向(xiang)經常(chang)變化著,這又使轉(zhuan)速(su)不穩定(ding);所(suo)以(yi),在帶動發電(dian)機(ji)之前,還(huan)必須(xu)附加(jia)一(yi)個(ge)把轉(zhuan)速(su)提高到發電(dian)機(ji)額定(ding)轉(zhuan)速(su)的(de)齒(chi)輪變速(su)箱(xiang),再(zai)加(jia)一(yi)個(ge)調速(su)機(ji)構使轉(zhuan)速(su)保(bao)持(chi)穩定(ding),然后再(zai)聯接到發電(dian)機(ji)上。為保(bao)持(chi)風(feng)(feng)(feng)(feng)輪始終對準風(feng)(feng)(feng)(feng)向(xiang)以(yi)獲(huo)得最大(da)的(de)功(gong)率,還(huan)需(xu)在風(feng)(feng)(feng)(feng)輪的(de)后面裝一(yi)個(ge)類似(si)風(feng)(feng)(feng)(feng)向(xiang)標的(de)尾(wei)舵。
鐵塔(ta)是(shi)支(zhi)承風(feng)輪、尾舵和發電機的(de)構(gou)架(jia)。它一般(ban)修建得比較高,為的(de)是(shi)獲得較大的(de)和較均勻的(de)風(feng)力,又要有足夠的(de)強(qiang)度。鐵塔(ta)高度視地面障礙物對(dui)風(feng)速影響的(de)情況(kuang),以及風(feng)輪的(de)直徑大小(xiao)而定,一般(ban)在6-20米范圍(wei)內(nei)。
發電(dian)(dian)機的作用,是(shi)把(ba)由風(feng)輪得到的恒(heng)定轉速,通過(guo)升速傳(chuan)遞給發電(dian)(dian)機構(gou)均勻(yun)運轉,因(yin)而把(ba)機械能轉變為(wei)電(dian)(dian)能。
二、風力發電的種類
盡管品牌風力發電機多種(zhong)多樣,但歸納(na)起(qi)來(lai)可(ke)分為兩類:①水平軸(zhou)(zhou)風(feng)(feng)力(li)發電(dian)機(ji),風(feng)(feng)輪的旋轉軸(zhou)(zhou)與風(feng)(feng)向平行;②垂(chui)直軸(zhou)(zhou)風(feng)(feng)力(li)發電(dian)機(ji),風(feng)(feng)輪的旋轉軸(zhou)(zhou)垂(chui)直于(yu)地面(mian)或(huo)者氣流方向。
1、水平軸風力發電機
水平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)電機(ji)科(ke)分為升(sheng)力(li)型(xing)和(he)阻力(li)型(xing)兩類。升(sheng)力(li)型(xing)風(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)電機(ji)旋轉速(su)度(du)快,阻力(li)型(xing)旋轉速(su)度(du)慢。對(dui)于風(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)電,多采(cai)用升(sheng)力(li)型(xing)水平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)電機(ji)。大多數水平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)電機(ji)具有(you)對(dui)風(feng)(feng)(feng)(feng)裝置,能隨風(feng)(feng)(feng)(feng)向改變(bian)而轉動(dong)。對(dui)于小型(xing)風(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)電機(ji),這種對(dui)風(feng)(feng)(feng)(feng)裝置采(cai)用尾舵,而對(dui)于大型(xing)的(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)電機(ji),則利用風(feng)(feng)(feng)(feng)向傳(chuan)感元件(jian)以及伺服電機(ji)組成(cheng)的(de)傳(chuan)動(dong)機(ji)構(gou)。
風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)機(ji)的(de)(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)輪(lun)(lun)在(zai)(zai)塔(ta)架前面(mian)的(de)(de)(de)(de)稱(cheng)為上風(feng)(feng)(feng)向(xiang)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)機(ji),風(feng)(feng)(feng)輪(lun)(lun)在(zai)(zai)塔(ta)架后(hou)面(mian)的(de)(de)(de)(de)則成(cheng)為下(xia)風(feng)(feng)(feng)向(xiang)風(feng)(feng)(feng)機(ji)。水平軸(zhou)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)發電機(ji)的(de)(de)(de)(de)式樣很多,有的(de)(de)(de)(de)具有反轉葉片的(de)(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)輪(lun)(lun),有的(de)(de)(de)(de)再一個(ge)塔(ta)架上安裝多個(ge)風(feng)(feng)(feng)輪(lun)(lun),以便在(zai)(zai)輸(shu)出功率一定的(de)(de)(de)(de)條件下(xia)減(jian)少塔(ta)架的(de)(de)(de)(de)成(cheng)本,還(huan)有的(de)(de)(de)(de)水平軸(zhou)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)發電機(ji)在(zai)(zai)風(feng)(feng)(feng)輪(lun)(lun)周圍產生漩渦,集中氣(qi)流,增(zeng)加氣(qi)流速(su)度。
2、垂直軸風力發電機
垂直軸風力(li)發(fa)電機在風向(xiang)改變的(de)時候無需對風,在這點上相對于水平軸風力(li)發(fa)電機是一(yi)大優勢,它不僅使結構設(she)計簡化,而且也減少了風輪(lun)對風時的(de)陀螺力(li)。
利用阻力(li)旋轉的(de)(de)(de)(de)垂直軸風力(li)發電(dian)機有幾種類型,其中有利用平板(ban)和(he)被子(zi)做成的(de)(de)(de)(de)風輪,這(zhe)(zhe)是一種純(chun)阻力(li)裝置(zhi);S型風車,具有部(bu)分(fen)升力(li),但(dan)(dan)主要還是阻力(li)裝置(zhi)。這(zhe)(zhe)些裝置(zhi)有較大的(de)(de)(de)(de)啟動力(li)矩(ju),但(dan)(dan)尖速比低,在風輪尺(chi)寸、重(zhong)量和(he)成本一定的(de)(de)(de)(de)情況下,提供的(de)(de)(de)(de)功率(lv)輸出低。
三、風力發電的優點
1、清潔,環境效益好。
2、可再(zai)生(sheng),永不(bu)枯竭(jie)。
3、基建(jian)周期短。
4、裝機規模(mo)靈活。
四、風力發電的缺點
1、噪聲,視(shi)覺污(wu)染。
2、占用大(da)片土地。
3、不穩定,不可(ke)控(kong)。
4、目(mu)前成本仍(reng)然很高。
5、影響鳥類。