一、風力發電原理
把風(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)能轉變成(cheng)機(ji)械(xie)動(dong)能,再(zai)把機(ji)械(xie)能轉化為電(dian)力動(dong)能,這(zhe)就是(shi)風(feng)力發(fa)電(dian)。風(feng)力發(fa)電(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)原理(li),是(shi)利用(yong)風(feng)力帶動(dong)風(feng)車(che)葉片旋(xuan)(xuan)轉,再(zai)透過增速機(ji)將旋(xuan)(xuan)轉的(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)提升,來促使發(fa)電(dian)機(ji)發(fa)電(dian)。依據目前的(de)(de)(de)(de)(de)風(feng)車(che)技術(shu),大約是(shi)每秒三米的(de)(de)(de)(de)(de)微風(feng)速度(du)(微風(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)程(cheng)度(du)),便可以(yi)開始發(fa)電(dian)。風(feng)力發(fa)電(dian)正在世界上形成(cheng)一股熱潮,因為風(feng)力發(fa)電(dian)不需要使用(yong)燃(ran)料,也不會產生輻射或空氣污染。
風力發(fa)電(dian)(dian)所需要的裝置,稱作風力發(fa)電(dian)(dian)機(ji)組(zu)。這(zhe)種風力發(fa)電(dian)(dian)機(ji)組(zu),大體上(shang)可分風輪(包括(kuo)尾舵(duo))、發(fa)電(dian)(dian)機(ji)和鐵塔三(san)部分。(大型風力發(fa)電(dian)(dian)站基本上(shang)沒有(you)(you)尾舵(duo),一般只有(you)(you)小型(包括(kuo)家用型)才會擁(yong)有(you)(you)尾舵(duo))
風(feng)輪是把風(feng)的(de)動能轉變為機械(xie)能的(de)重要部件,它由兩(liang)只(zhi)(或更多(duo)只(zhi))螺(luo)旋(xuan)槳(jiang)(jiang)形的(de)葉(xie)(xie)輪組成。當風(feng)吹向漿葉(xie)(xie)時(shi),槳(jiang)(jiang)葉(xie)(xie)上產生氣動力驅動風(feng)輪轉動。槳(jiang)(jiang)葉(xie)(xie)的(de)材(cai)料要求強度(du)高、重量輕,目前多(duo)用(yong)玻璃鋼(gang)或其它復合材(cai)料(如碳(tan)纖(xian)維)來制造。(現在還有一些垂直風(feng)輪,s型(xing)(xing)旋(xuan)轉葉(xie)(xie)片(pian)(pian)等,其作用(yong)也與常(chang)規螺(luo)旋(xuan)槳(jiang)(jiang)型(xing)(xing)葉(xie)(xie)片(pian)(pian)相(xiang)同)
由于風(feng)(feng)輪(lun)的(de)轉(zhuan)速(su)(su)比較低,而(er)且(qie)風(feng)(feng)力的(de)大小和方向經常變化(hua)著,這又使(shi)轉(zhuan)速(su)(su)不(bu)穩定;所以,在(zai)帶動發電(dian)機(ji)(ji)之(zhi)前,還必須(xu)附加(jia)一個把轉(zhuan)速(su)(su)提高到發電(dian)機(ji)(ji)額定轉(zhuan)速(su)(su)的(de)齒輪(lun)變速(su)(su)箱,再(zai)加(jia)一個調速(su)(su)機(ji)(ji)構(gou)使(shi)轉(zhuan)速(su)(su)保持穩定,然后再(zai)聯接到發電(dian)機(ji)(ji)上。為保持風(feng)(feng)輪(lun)始終對準風(feng)(feng)向以獲得最(zui)大的(de)功率,還需在(zai)風(feng)(feng)輪(lun)的(de)后面(mian)裝一個類似風(feng)(feng)向標(biao)的(de)尾舵。
鐵塔是(shi)(shi)支承風(feng)輪、尾舵和發電(dian)機的(de)(de)構架。它一(yi)般(ban)修(xiu)建得(de)比較(jiao)高,為的(de)(de)是(shi)(shi)獲得(de)較(jiao)大的(de)(de)和較(jiao)均勻的(de)(de)風(feng)力,又要有(you)足夠的(de)(de)強度。鐵塔高度視地(di)面障礙(ai)物對風(feng)速影響的(de)(de)情況,以(yi)及(ji)風(feng)輪的(de)(de)直徑大小而定,一(yi)般(ban)在(zai)6-20米范圍內(nei)。
發電機的作(zuo)用,是(shi)把由風輪得(de)到的恒(heng)定(ding)轉速,通過升速傳遞給發電機構(gou)均勻運轉,因而(er)把機械能(neng)轉變為電能(neng)。
二、風力發電的種類
盡管品牌風力發電機多(duo)種多(duo)樣(yang),但(dan)歸納起來可(ke)分為兩類:①水平軸(zhou)(zhou)風(feng)力發電機,風(feng)輪的旋(xuan)轉軸(zhou)(zhou)與風(feng)向平行;②垂(chui)直(zhi)軸(zhou)(zhou)風(feng)力發電機,風(feng)輪的旋(xuan)轉軸(zhou)(zhou)垂(chui)直(zhi)于地面(mian)或者氣流方向。
1、水平軸風力發電機
水(shui)平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)電(dian)機(ji)科分(fen)為升力(li)(li)(li)型(xing)和阻(zu)力(li)(li)(li)型(xing)兩類(lei)。升力(li)(li)(li)型(xing)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)電(dian)機(ji)旋轉速度快,阻(zu)力(li)(li)(li)型(xing)旋轉速度慢。對于風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)電(dian),多(duo)采用升力(li)(li)(li)型(xing)水(shui)平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)電(dian)機(ji)。大多(duo)數水(shui)平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)電(dian)機(ji)具有對風(feng)(feng)(feng)裝置(zhi),能隨風(feng)(feng)(feng)向(xiang)(xiang)改變(bian)而(er)轉動(dong)。對于小型(xing)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)電(dian)機(ji),這(zhe)種對風(feng)(feng)(feng)裝置(zhi)采用尾舵,而(er)對于大型(xing)的(de)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)電(dian)機(ji),則利用風(feng)(feng)(feng)向(xiang)(xiang)傳(chuan)感元件以及(ji)伺服電(dian)機(ji)組成的(de)傳(chuan)動(dong)機(ji)構。
風(feng)(feng)(feng)(feng)力機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)輪(lun)在塔架(jia)前面的(de)(de)稱為(wei)上風(feng)(feng)(feng)(feng)向風(feng)(feng)(feng)(feng)力機(ji)(ji)(ji),風(feng)(feng)(feng)(feng)輪(lun)在塔架(jia)后面的(de)(de)則成(cheng)(cheng)為(wei)下風(feng)(feng)(feng)(feng)向風(feng)(feng)(feng)(feng)機(ji)(ji)(ji)。水平軸(zhou)風(feng)(feng)(feng)(feng)力發電(dian)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)式樣(yang)很多,有的(de)(de)具(ju)有反轉葉片的(de)(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)輪(lun),有的(de)(de)再一個(ge)塔架(jia)上安裝多個(ge)風(feng)(feng)(feng)(feng)輪(lun),以便在輸出功(gong)率(lv)一定的(de)(de)條件(jian)下減少塔架(jia)的(de)(de)成(cheng)(cheng)本(ben),還有的(de)(de)水平軸(zhou)風(feng)(feng)(feng)(feng)力發電(dian)機(ji)(ji)(ji)在風(feng)(feng)(feng)(feng)輪(lun)周圍(wei)產生漩渦,集中氣(qi)(qi)流,增加氣(qi)(qi)流速度。
2、垂直軸風力發電機
垂直軸(zhou)(zhou)風(feng)(feng)(feng)力發電(dian)(dian)機在(zai)風(feng)(feng)(feng)向改變的時(shi)候無需對風(feng)(feng)(feng),在(zai)這點上相對于水平(ping)軸(zhou)(zhou)風(feng)(feng)(feng)力發電(dian)(dian)機是一(yi)大優勢,它(ta)不僅使(shi)結構設計簡(jian)化,而且(qie)也(ye)減少了風(feng)(feng)(feng)輪對風(feng)(feng)(feng)時(shi)的陀(tuo)螺力。
利用(yong)阻力(li)旋轉的(de)垂直軸風力(li)發電機(ji)有(you)幾種(zhong)類(lei)型,其中有(you)利用(yong)平板和(he)被子做成的(de)風輪(lun),這(zhe)是(shi)一種(zhong)純阻力(li)裝(zhuang)置;S型風車,具有(you)部分(fen)升力(li),但(dan)(dan)主要還是(shi)阻力(li)裝(zhuang)置。這(zhe)些(xie)裝(zhuang)置有(you)較大的(de)啟動力(li)矩,但(dan)(dan)尖速(su)比低,在風輪(lun)尺寸、重(zhong)量(liang)和(he)成本一定的(de)情況下,提供的(de)功率輸(shu)出(chu)低。
三、風力發電的優點
1、清潔,環境(jing)效益(yi)好。
2、可再生,永不枯竭。
3、基建周期(qi)短。
4、裝機(ji)規(gui)模靈活。
四、風力發電的缺點
1、噪聲,視覺污染。
2、占用大片土(tu)地。
3、不穩定,不可控(kong)。
4、目前成(cheng)本(ben)仍然很高。
5、影響鳥類。