一、風力發電原理
把(ba)風(feng)(feng)的動能轉(zhuan)(zhuan)變成機械(xie)動能,再把(ba)機械(xie)能轉(zhuan)(zhuan)化(hua)為電(dian)(dian)力(li)(li)動能,這就是(shi)風(feng)(feng)力(li)(li)發電(dian)(dian)。風(feng)(feng)力(li)(li)發電(dian)(dian)的原理(li),是(shi)利用(yong)(yong)風(feng)(feng)力(li)(li)帶動風(feng)(feng)車(che)葉片旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan),再透(tou)過(guo)增速(su)機將旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)的速(su)度提升(sheng),來(lai)促使發電(dian)(dian)機發電(dian)(dian)。依據(ju)目前的風(feng)(feng)車(che)技術,大約(yue)是(shi)每秒(miao)三(san)米的微(wei)風(feng)(feng)速(su)度(微(wei)風(feng)(feng)的程度),便可(ke)以開始發電(dian)(dian)。風(feng)(feng)力(li)(li)發電(dian)(dian)正(zheng)在世界上形成一股熱潮(chao),因為風(feng)(feng)力(li)(li)發電(dian)(dian)不(bu)需要使用(yong)(yong)燃料(liao),也(ye)不(bu)會(hui)產(chan)生輻(fu)射或空氣污染。
風(feng)力(li)發(fa)電所需要的裝置,稱作風(feng)力(li)發(fa)電機組(zu)。這種風(feng)力(li)發(fa)電機組(zu),大體上可分風(feng)輪(lun)(包括(kuo)尾(wei)(wei)舵)、發(fa)電機和鐵塔三部分。(大型(xing)風(feng)力(li)發(fa)電站(zhan)基本上沒有尾(wei)(wei)舵,一般只(zhi)有小(xiao)型(xing)(包括(kuo)家用型(xing))才(cai)會擁有尾(wei)(wei)舵)
風輪是把(ba)風的動(dong)能轉(zhuan)(zhuan)變為(wei)機械能的重(zhong)要部件,它由(you)兩只(或(huo)更多(duo)只)螺旋槳形的葉(xie)輪組(zu)成。當風吹向(xiang)漿葉(xie)時,槳葉(xie)上產生氣(qi)動(dong)力驅動(dong)風輪轉(zhuan)(zhuan)動(dong)。槳葉(xie)的材料要求強(qiang)度高、重(zhong)量輕,目(mu)前(qian)多(duo)用玻(bo)璃鋼或(huo)其它復合(he)材料(如碳纖維)來制(zhi)造。(現在(zai)還有一些垂直風輪,s型旋轉(zhuan)(zhuan)葉(xie)片等(deng),其作(zuo)用也與常規螺旋槳型葉(xie)片相同(tong))
由于風輪的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)比較低,而且風力的(de)(de)(de)大小和方向經(jing)常變化著,這又使轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)不(bu)穩(wen)定(ding)(ding);所以(yi),在(zai)(zai)帶動發電機之前,還必(bi)須(xu)附加(jia)一(yi)個把轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)提高到發電機額定(ding)(ding)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)的(de)(de)(de)齒(chi)輪變速(su)箱,再(zai)加(jia)一(yi)個調速(su)機構使轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)保持(chi)穩(wen)定(ding)(ding),然后再(zai)聯接到發電機上。為保持(chi)風輪始終對(dui)準(zhun)風向以(yi)獲得最大的(de)(de)(de)功率(lv),還需在(zai)(zai)風輪的(de)(de)(de)后面裝(zhuang)一(yi)個類似風向標的(de)(de)(de)尾舵。
鐵(tie)塔(ta)是支承風(feng)輪、尾舵和發電(dian)機的(de)(de)構架。它一般(ban)修建(jian)得比較(jiao)高,為的(de)(de)是獲得較(jiao)大(da)的(de)(de)和較(jiao)均勻的(de)(de)風(feng)力,又要有足(zu)夠的(de)(de)強度。鐵(tie)塔(ta)高度視(shi)地面(mian)障礙物對風(feng)速影響的(de)(de)情況,以及風(feng)輪的(de)(de)直徑大(da)小而定,一般(ban)在6-20米范(fan)圍內。
發(fa)電(dian)(dian)機的(de)作用(yong),是(shi)把由風輪得到的(de)恒定轉(zhuan)速,通過升速傳遞(di)給發(fa)電(dian)(dian)機構均勻運轉(zhuan),因而把機械能轉(zhuan)變為電(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,但歸納起來可分為兩類:①水(shui)平軸(zhou)風(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)電機,風(feng)(feng)(feng)輪的旋轉(zhuan)軸(zhou)與(yu)風(feng)(feng)(feng)向平行;②垂直軸(zhou)風(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)電機,風(feng)(feng)(feng)輪的旋轉(zhuan)軸(zhou)垂直于地面或者氣流(liu)方向。
1、水平軸風力發電機
水(shui)(shui)平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發電(dian)機(ji)科分為升(sheng)(sheng)力(li)(li)(li)(li)型(xing)(xing)(xing)和阻(zu)力(li)(li)(li)(li)型(xing)(xing)(xing)兩(liang)類。升(sheng)(sheng)力(li)(li)(li)(li)型(xing)(xing)(xing)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發電(dian)機(ji)旋轉速度快,阻(zu)力(li)(li)(li)(li)型(xing)(xing)(xing)旋轉速度慢。對(dui)于風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發電(dian),多采用(yong)(yong)升(sheng)(sheng)力(li)(li)(li)(li)型(xing)(xing)(xing)水(shui)(shui)平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發電(dian)機(ji)。大多數水(shui)(shui)平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發電(dian)機(ji)具有對(dui)風(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)置(zhi),能隨風(feng)(feng)(feng)向(xiang)(xiang)改變而轉動。對(dui)于小型(xing)(xing)(xing)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發電(dian)機(ji),這種對(dui)風(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)置(zhi)采用(yong)(yong)尾舵,而對(dui)于大型(xing)(xing)(xing)的(de)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發電(dian)機(ji),則利用(yong)(yong)風(feng)(feng)(feng)向(xiang)(xiang)傳感元件以(yi)及伺服電(dian)機(ji)組成的(de)傳動機(ji)構。
風(feng)(feng)力機(ji)的(de)風(feng)(feng)輪在塔架(jia)前(qian)面的(de)稱為(wei)上(shang)風(feng)(feng)向(xiang)(xiang)風(feng)(feng)力機(ji),風(feng)(feng)輪在塔架(jia)后面的(de)則成(cheng)為(wei)下(xia)風(feng)(feng)向(xiang)(xiang)風(feng)(feng)機(ji)。水(shui)平軸風(feng)(feng)力發電機(ji)的(de)式(shi)樣很多,有的(de)具(ju)有反(fan)轉葉片的(de)風(feng)(feng)輪,有的(de)再一(yi)個塔架(jia)上(shang)安裝多個風(feng)(feng)輪,以便在輸(shu)出功率一(yi)定的(de)條件下(xia)減(jian)少塔架(jia)的(de)成(cheng)本,還有的(de)水(shui)平軸風(feng)(feng)力發電機(ji)在風(feng)(feng)輪周圍產(chan)生漩渦,集中氣流,增(zeng)加氣流速度。
2、垂直軸風力發電機
垂(chui)直軸風(feng)(feng)力(li)(li)發電機在(zai)(zai)風(feng)(feng)向改變(bian)的時(shi)候無需對(dui)風(feng)(feng),在(zai)(zai)這(zhe)點上相對(dui)于水平軸風(feng)(feng)力(li)(li)發電機是一大優(you)勢,它不僅使結(jie)構設計簡化,而且也減少了(le)風(feng)(feng)輪對(dui)風(feng)(feng)時(shi)的陀螺力(li)(li)。
利用阻力(li)旋(xuan)轉的(de)垂直軸風力(li)發電機有(you)(you)幾種類型,其中有(you)(you)利用平板和被子做成的(de)風輪,這是一(yi)(yi)種純阻力(li)裝置;S型風車,具(ju)有(you)(you)部分升力(li),但(dan)主要還是阻力(li)裝置。這些(xie)裝置有(you)(you)較大的(de)啟動力(li)矩,但(dan)尖速比低(di),在風輪尺寸、重量(liang)和成本(ben)一(yi)(yi)定的(de)情況下(xia),提供(gong)的(de)功率輸出(chu)低(di)。
三、風力發電的優點
1、清潔(jie),環境(jing)效益好。
2、可再生,永(yong)不枯竭。
3、基建周期短(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(pian)土地。
3、不穩定,不可控。
4、目(mu)前成本仍然很高。
5、影響鳥類。