風(fēng)力發(fā)電小知識(shí)
風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源,越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。其蘊(yùn)量巨大,全球的風(fēng)能約為2.74×10^9MW,其中可利用的風(fēng)能為2×10^7MW,比地球上可開(kāi)發(fā)利用的水能總量還要大10倍。風(fēng)很早就被人們利用--主要是通過(guò)風(fēng)車來(lái)抽水、磨面等,而現(xiàn)在,人們感興趣的是如何利用風(fēng)來(lái)發(fā)電。
利用風(fēng)力發(fā)電的嘗試,早在二十世紀(jì)初就已經(jīng)開(kāi)始了。三十年代,丹麥、瑞典、蘇聯(lián)和美國(guó)應(yīng)用航空工業(yè)的旋翼技術(shù),成功地研制了一些小型風(fēng)力發(fā)電裝置。這種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī),廣泛在多風(fēng)的海島和偏僻的鄉(xiāng)村使用,它所獲得的電力成本比小型內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電成本低得多。不過(guò),當(dāng)時(shí)的發(fā)電量較低,大都在5千瓦以下。
把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)能,再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力動(dòng)能,這就是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的原理,是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn),再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升,來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置,稱作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,大體上可分風(fēng)輪(包括尾舵)、發(fā)電機(jī)和鐵塔三部分。(大型風(fēng)力發(fā)電站基本上沒(méi)有尾舵,一般只有小型(包括家用型)才會(huì)擁有尾舵)
風(fēng)輪是把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的重要部件,它由兩只(或更多只)螺旋槳形的葉輪組成。當(dāng)風(fēng)吹向漿葉時(shí),槳葉上產(chǎn)生氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速比較低,而且風(fēng)力的大小和方向經(jīng)常變化著,這又使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定;所以,在帶動(dòng)發(fā)電機(jī)之前,還必須附加一個(gè)把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱,再加一個(gè)調(diào)速機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定,然后再聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上。為保持風(fēng)輪始終對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向以獲得最大的功率,還需在風(fēng)輪的后面裝一個(gè)類似風(fēng)向標(biāo)的尾舵。
一般說(shuō)來(lái),三級(jí)風(fēng)就有利用的價(jià)值。但從經(jīng)濟(jì)合理的角度出發(fā),風(fēng)速大于每秒4米才適宜于發(fā)電。據(jù)測(cè)定,一臺(tái)55千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,當(dāng)風(fēng)速為每秒9.5米時(shí),機(jī)組的輸出功率為55千瓦;當(dāng)風(fēng)速每秒8米時(shí),功率為38千瓦;風(fēng)速每秒6米時(shí),只有16千瓦;而風(fēng)速每秒5米時(shí),僅為9.5千瓦。可見(jiàn)風(fēng)力愈大,經(jīng)濟(jì)效益也愈大。在我國(guó),現(xiàn)在已有不少成功的中、小型風(fēng)力發(fā)電裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)。盡管風(fēng)力發(fā)電機(jī)多種多樣,但歸納起來(lái)可分為兩類:①水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī),風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行;②垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī),風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或者氣流方向。
水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)
水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)科分為升力型和阻力型兩類。升力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度快,阻力型旋轉(zhuǎn)速度慢。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電,多采用升力型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。大多數(shù)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有對(duì)風(fēng)裝置,能隨風(fēng)向改變而轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于小型風(fēng)力發(fā)電機(jī),這種對(duì)風(fēng)裝置采用尾舵,而對(duì)于大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī),則利用風(fēng)向傳感元件以及伺服電機(jī)組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)
垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)向改變的時(shí)候無(wú)需對(duì)風(fēng),在這點(diǎn)上相對(duì)于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一大優(yōu)勢(shì),它不僅使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化,而且也減少了風(fēng)輪對(duì)風(fēng)時(shí)的陀螺力。
結(jié)構(gòu)與功能
A:風(fēng)葉【捕捉風(fēng)力,轉(zhuǎn)動(dòng)低速軸】;
B:低速軸【隨旋翼轉(zhuǎn)動(dòng),用齒輪裝置轉(zhuǎn)動(dòng)高速軸】;
C:高速軸【通過(guò)齒輪增強(qiáng)轉(zhuǎn)速(1000-1800轉(zhuǎn)/分鐘)傳遞到發(fā)電機(jī)】;
D:風(fēng)速計(jì)【測(cè)量風(fēng)速并發(fā)射數(shù)據(jù)到控制器】;
E:風(fēng)向標(biāo)【測(cè)量風(fēng)力的方向以及將數(shù)據(jù)傳遞到偏航驅(qū)動(dòng)器】;
F:控制器【開(kāi)啟或停止風(fēng)力發(fā)電機(jī),讓它只在理想風(fēng)速下運(yùn)作(一般為8-55英里/小時(shí))】;
G:發(fā)電機(jī)【運(yùn)用高速軸的動(dòng)力和電磁感應(yīng)發(fā)電】;
H:偏航驅(qū)動(dòng)【根據(jù)風(fēng)向標(biāo)的數(shù)據(jù),更正風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定位】;
I:剎車【在危機(jī)情況或過(guò)高速風(fēng)力時(shí)制動(dòng)旋翼】。
隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,風(fēng)能市場(chǎng)也迅速發(fā)展起來(lái)。中國(guó)風(fēng)力等新能源發(fā)電行業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊,預(yù)計(jì)未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間都將保持高速發(fā)展,同時(shí)盈利能力也將隨著技術(shù)的逐漸成熟穩(wěn)步提升。風(fēng)電發(fā)展到目前階段,其性價(jià)比正在形成與煤電、水電的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。風(fēng)電的優(yōu)勢(shì)在于:能力每增加一倍,成本就下降15%,近幾年世界風(fēng)電增長(zhǎng)一直保持在30%以上。隨著中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)的國(guó)產(chǎn)化和發(fā)電的規(guī)模化,風(fēng)電成本可望再降。因此風(fēng)電開(kāi)始成為越來(lái)越多投資者的逐金之地。
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