一、風力發電原理
把風的(de)動能(neng)轉變成機械動能(neng),再把機械能(neng)轉化為(wei)電(dian)力(li)(li)動能(neng),這就(jiu)是風力(li)(li)發(fa)(fa)(fa)電(dian)。風力(li)(li)發(fa)(fa)(fa)電(dian)的(de)原理,是利用風力(li)(li)帶動風車葉片旋轉,再透(tou)過(guo)增速機將旋轉的(de)速度提(ti)升(sheng),來促使發(fa)(fa)(fa)電(dian)機發(fa)(fa)(fa)電(dian)。依據目前的(de)風車技術,大約是每秒三米的(de)微風速度(微風的(de)程(cheng)度),便可以開始發(fa)(fa)(fa)電(dian)。風力(li)(li)發(fa)(fa)(fa)電(dian)正在世界上形成一股熱(re)潮,因(yin)為(wei)風力(li)(li)發(fa)(fa)(fa)電(dian)不需(xu)要使用燃料,也不會(hui)產生輻射或(huo)空氣(qi)污染。
風(feng)(feng)力發電(dian)所需要的(de)裝置,稱作風(feng)(feng)力發電(dian)機組(zu)。這種(zhong)風(feng)(feng)力發電(dian)機組(zu),大體上(shang)可分風(feng)(feng)輪(包括(kuo)尾舵(duo)(duo))、發電(dian)機和(he)鐵塔三部(bu)分。(大型(xing)風(feng)(feng)力發電(dian)站(zhan)基本上(shang)沒有(you)尾舵(duo)(duo),一般(ban)只有(you)小型(xing)(包括(kuo)家用型(xing))才會擁(yong)有(you)尾舵(duo)(duo))
風(feng)輪(lun)是把風(feng)的(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)能轉變(bian)為機(ji)械能的(de)(de)(de)重要(yao)(yao)部件,它(ta)由兩(liang)只(zhi)(或(huo)更多(duo)只(zhi))螺旋(xuan)槳(jiang)(jiang)(jiang)形(xing)的(de)(de)(de)葉(xie)輪(lun)組成。當風(feng)吹(chui)向(xiang)漿葉(xie)時,槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)上產生氣動(dong)(dong)(dong)力驅動(dong)(dong)(dong)風(feng)輪(lun)轉動(dong)(dong)(dong)。槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)的(de)(de)(de)材料要(yao)(yao)求強度高、重量輕,目前多(duo)用玻璃鋼或(huo)其它(ta)復合材料(如碳纖維)來制造。(現在(zai)還有一些垂直風(feng)輪(lun),s型旋(xuan)轉葉(xie)片等,其作(zuo)用也(ye)與(yu)常規螺旋(xuan)槳(jiang)(jiang)(jiang)型葉(xie)片相同)
由(you)于(yu)風(feng)(feng)輪的(de)轉速(su)比(bi)較(jiao)低,而(er)且風(feng)(feng)力的(de)大小和方向(xiang)經常變化著,這又使(shi)轉速(su)不穩定;所以(yi),在(zai)帶動發電(dian)機(ji)之前(qian),還必須(xu)附(fu)加(jia)一(yi)個把轉速(su)提高到發電(dian)機(ji)額(e)定轉速(su)的(de)齒輪變速(su)箱,再加(jia)一(yi)個調速(su)機(ji)構(gou)使(shi)轉速(su)保持穩定,然(ran)后再聯接到發電(dian)機(ji)上。為保持風(feng)(feng)輪始(shi)終對準風(feng)(feng)向(xiang)以(yi)獲得最大的(de)功率,還需在(zai)風(feng)(feng)輪的(de)后面(mian)裝一(yi)個類(lei)似風(feng)(feng)向(xiang)標的(de)尾舵。
鐵(tie)塔(ta)是支承(cheng)風輪(lun)、尾舵和發電(dian)機的(de)(de)(de)構架(jia)。它(ta)一(yi)般修建得比較(jiao)高(gao)(gao),為的(de)(de)(de)是獲(huo)得較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)和較(jiao)均勻的(de)(de)(de)風力,又要(yao)有足夠的(de)(de)(de)強度(du)。鐵(tie)塔(ta)高(gao)(gao)度(du)視地面障礙物對風速(su)影響的(de)(de)(de)情(qing)況,以(yi)及風輪(lun)的(de)(de)(de)直徑(jing)大(da)小而定,一(yi)般在6-20米范圍內。
發電(dian)機的作用,是把(ba)由風(feng)輪得(de)到的恒定轉速,通過升速傳遞給發電(dian)機構均勻運(yun)轉,因而把(ba)機械能(neng)轉變為(wei)電(dian)能(neng)。
二、風力發電的種類
盡管品牌風力發電機多(duo)種多(duo)樣,但歸納(na)起(qi)來可(ke)分為兩類:①水(shui)平軸(zhou)風(feng)力發(fa)電(dian)機,風(feng)輪的(de)旋(xuan)轉軸(zhou)與風(feng)向平行;②垂直軸(zhou)風(feng)力發(fa)電(dian)機,風(feng)輪的(de)旋(xuan)轉軸(zhou)垂直于地(di)面或者氣(qi)流方(fang)向。
1、水平軸風力發電機
水平(ping)(ping)軸(zhou)(zhou)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)科分為升(sheng)力(li)(li)(li)型(xing)(xing)和阻(zu)(zu)力(li)(li)(li)型(xing)(xing)兩類。升(sheng)力(li)(li)(li)型(xing)(xing)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)旋(xuan)轉速度快,阻(zu)(zu)力(li)(li)(li)型(xing)(xing)旋(xuan)轉速度慢。對于風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian),多采(cai)用(yong)升(sheng)力(li)(li)(li)型(xing)(xing)水平(ping)(ping)軸(zhou)(zhou)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)。大多數水平(ping)(ping)軸(zhou)(zhou)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)具有對風(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)置,能隨風(feng)(feng)(feng)向改變而轉動。對于小型(xing)(xing)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji),這種對風(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)置采(cai)用(yong)尾舵,而對于大型(xing)(xing)的(de)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji),則利(li)用(yong)風(feng)(feng)(feng)向傳感元件以及伺服電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)組成的(de)傳動機(ji)構(gou)。
風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力機(ji)的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)輪在(zai)塔(ta)架前面(mian)的(de)(de)(de)稱(cheng)為上風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)向風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力機(ji),風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)輪在(zai)塔(ta)架后面(mian)的(de)(de)(de)則成為下(xia)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)向風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)機(ji)。水(shui)平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力發電(dian)機(ji)的(de)(de)(de)式(shi)樣(yang)很多(duo),有的(de)(de)(de)具有反轉葉片的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)輪,有的(de)(de)(de)再(zai)一個塔(ta)架上安裝(zhuang)多(duo)個風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)輪,以便在(zai)輸出功率一定(ding)的(de)(de)(de)條件下(xia)減少塔(ta)架的(de)(de)(de)成本,還(huan)有的(de)(de)(de)水(shui)平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力發電(dian)機(ji)在(zai)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)輪周(zhou)圍(wei)產生漩(xuan)渦,集中氣流,增(zeng)加(jia)氣流速(su)度。
2、垂直軸風力發電機
垂直軸(zhou)風力(li)發(fa)電機在風向改(gai)變的時候(hou)無(wu)需對風,在這點上相對于水平(ping)軸(zhou)風力(li)發(fa)電機是(shi)一大優勢(shi),它不僅(jin)使(shi)結構設計簡(jian)化(hua),而且也減少了(le)風輪對風時的陀(tuo)螺力(li)。
利用阻(zu)(zu)力(li)旋轉的垂直軸風力(li)發電機有(you)幾種(zhong)類(lei)型,其(qi)中有(you)利用平(ping)板和(he)被(bei)子做成的風輪,這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)純阻(zu)(zu)力(li)裝置;S型風車,具(ju)有(you)部分升力(li),但主要還是(shi)阻(zu)(zu)力(li)裝置。這(zhe)些裝置有(you)較大的啟動(dong)力(li)矩,但尖速比低,在風輪尺寸(cun)、重量和(he)成本一(yi)定的情(qing)況下,提供的功率(lv)輸出低。
三、風力發電的優點
1、清潔,環境效益好(hao)。
2、可再生,永不(bu)枯竭。
3、基建周期(qi)短(duan)。
4、裝機規模靈活。
四、風力發電的缺點
1、噪聲,視覺污染。
2、占用大(da)片土地。
3、不穩定,不可控。
4、目(mu)前成本仍(reng)然(ran)很(hen)高(gao)。
5、影響鳥類。