一、風力發電原理
把(ba)風(feng)的(de)動能(neng)(neng)轉(zhuan)變成(cheng)機(ji)(ji)械(xie)動能(neng)(neng),再(zai)把(ba)機(ji)(ji)械(xie)能(neng)(neng)轉(zhuan)化為電(dian)(dian)(dian)力動能(neng)(neng),這就是風(feng)力發(fa)電(dian)(dian)(dian)。風(feng)力發(fa)電(dian)(dian)(dian)的(de)原理,是利用(yong)風(feng)力帶動風(feng)車葉片旋(xuan)轉(zhuan),再(zai)透過(guo)增速機(ji)(ji)將旋(xuan)轉(zhuan)的(de)速度(du)(du)提升,來促使發(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)發(fa)電(dian)(dian)(dian)。依據目前(qian)的(de)風(feng)車技術,大約是每(mei)秒三米(mi)的(de)微風(feng)速度(du)(du)(微風(feng)的(de)程(cheng)度(du)(du)),便可(ke)以開始發(fa)電(dian)(dian)(dian)。風(feng)力發(fa)電(dian)(dian)(dian)正在(zai)世界上形(xing)成(cheng)一股熱潮,因為風(feng)力發(fa)電(dian)(dian)(dian)不(bu)需要使用(yong)燃(ran)料,也不(bu)會產生(sheng)輻射或空氣污染。
風(feng)力(li)發電(dian)所需要的裝置,稱作風(feng)力(li)發電(dian)機組(zu)。這種風(feng)力(li)發電(dian)機組(zu),大體上可分(fen)風(feng)輪(包括(kuo)尾舵(duo))、發電(dian)機和鐵塔三部分(fen)。(大型(xing)風(feng)力(li)發電(dian)站基本上沒有(you)尾舵(duo),一(yi)般只(zhi)有(you)小型(xing)(包括(kuo)家(jia)用型(xing))才會擁有(you)尾舵(duo))
風(feng)(feng)(feng)輪(lun)是把風(feng)(feng)(feng)的動(dong)(dong)能(neng)轉(zhuan)變(bian)為機(ji)械能(neng)的重要(yao)部件,它(ta)由兩(liang)只(或更(geng)多只)螺旋槳(jiang)形的葉輪(lun)組(zu)成。當(dang)風(feng)(feng)(feng)吹向(xiang)漿葉時(shi),槳(jiang)葉上產生氣動(dong)(dong)力(li)驅動(dong)(dong)風(feng)(feng)(feng)輪(lun)轉(zhuan)動(dong)(dong)。槳(jiang)葉的材料要(yao)求強(qiang)度高、重量(liang)輕,目(mu)前多用(yong)玻璃(li)鋼(gang)或其它(ta)復合材料(如碳纖維)來制造。(現在還有一(yi)些垂直風(feng)(feng)(feng)輪(lun),s型(xing)旋轉(zhuan)葉片等,其作用(yong)也與常規螺旋槳(jiang)型(xing)葉片相同)
由于風(feng)輪的(de)(de)轉(zhuan)速(su)(su)(su)比較低,而(er)且(qie)風(feng)力的(de)(de)大小和方向經常變化著,這(zhe)又使轉(zhuan)速(su)(su)(su)不穩定;所以(yi),在(zai)帶(dai)動發(fa)(fa)電(dian)機(ji)之前,還必須附加一個把轉(zhuan)速(su)(su)(su)提高到發(fa)(fa)電(dian)機(ji)額定轉(zhuan)速(su)(su)(su)的(de)(de)齒輪變速(su)(su)(su)箱,再加一個調速(su)(su)(su)機(ji)構使轉(zhuan)速(su)(su)(su)保持穩定,然后再聯接到發(fa)(fa)電(dian)機(ji)上。為保持風(feng)輪始終(zhong)對準風(feng)向以(yi)獲得最大的(de)(de)功率,還需在(zai)風(feng)輪的(de)(de)后面裝一個類似風(feng)向標的(de)(de)尾舵。
鐵塔是支(zhi)承風(feng)輪、尾舵和發電機(ji)的構架。它一般(ban)修建得比較高(gao),為的是獲得較大(da)的和較均勻的風(feng)力(li),又要(yao)有(you)足夠(gou)的強度(du)。鐵塔高(gao)度(du)視地面(mian)障(zhang)礙物對(dui)風(feng)速影響的情況(kuang),以及風(feng)輪的直徑大(da)小而定,一般(ban)在6-20米范圍內。
發電機(ji)的作用,是把由風輪得到的恒定(ding)轉(zhuan)速,通過升速傳遞給發電機(ji)構均勻運(yun)轉(zhuan),因而把機(ji)械能轉(zhuan)變為電能。
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)起來可分(fen)為兩類(lei):①水平(ping)軸(zhou)風(feng)(feng)力(li)發(fa)電機(ji),風(feng)(feng)輪的(de)旋(xuan)轉軸(zhou)與(yu)風(feng)(feng)向平(ping)行;②垂(chui)直軸(zhou)風(feng)(feng)力(li)發(fa)電機(ji),風(feng)(feng)輪的(de)旋(xuan)轉軸(zhou)垂(chui)直于地面或者(zhe)氣流方向。
1、水平軸風力發電機
水(shui)平(ping)軸(zhou)(zhou)風(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發(fa)(fa)電(dian)機(ji)科分為(wei)升力(li)(li)(li)(li)型和阻力(li)(li)(li)(li)型兩(liang)類。升力(li)(li)(li)(li)型風(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發(fa)(fa)電(dian)機(ji)旋(xuan)轉速度(du)快,阻力(li)(li)(li)(li)型旋(xuan)轉速度(du)慢。對(dui)于風(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發(fa)(fa)電(dian),多(duo)采(cai)用(yong)升力(li)(li)(li)(li)型水(shui)平(ping)軸(zhou)(zhou)風(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發(fa)(fa)電(dian)機(ji)。大多(duo)數(shu)水(shui)平(ping)軸(zhou)(zhou)風(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發(fa)(fa)電(dian)機(ji)具有對(dui)風(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi),能隨風(feng)(feng)向改變(bian)而轉動。對(dui)于小(xiao)型風(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發(fa)(fa)電(dian)機(ji),這(zhe)種對(dui)風(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)采(cai)用(yong)尾舵(duo),而對(dui)于大型的風(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發(fa)(fa)電(dian)機(ji),則利用(yong)風(feng)(feng)向傳(chuan)感元(yuan)件以及伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)組成的傳(chuan)動機(ji)構。
風力(li)(li)(li)機的(de)(de)風輪(lun)(lun)在塔(ta)架(jia)(jia)前(qian)面的(de)(de)稱為上(shang)風向風力(li)(li)(li)機,風輪(lun)(lun)在塔(ta)架(jia)(jia)后(hou)面的(de)(de)則(ze)成(cheng)(cheng)為下(xia)風向風機。水平(ping)軸風力(li)(li)(li)發電機的(de)(de)式樣很多,有(you)的(de)(de)具有(you)反轉葉片的(de)(de)風輪(lun)(lun),有(you)的(de)(de)再(zai)一個塔(ta)架(jia)(jia)上(shang)安裝(zhuang)多個風輪(lun)(lun),以便在輸出功率一定的(de)(de)條件下(xia)減少塔(ta)架(jia)(jia)的(de)(de)成(cheng)(cheng)本,還有(you)的(de)(de)水平(ping)軸風力(li)(li)(li)發電機在風輪(lun)(lun)周(zhou)圍產生(sheng)漩(xuan)渦,集中氣(qi)流(liu),增(zeng)加氣(qi)流(liu)速度。
2、垂直軸風力發電機
垂直軸風(feng)力(li)發電(dian)機(ji)在(zai)風(feng)向改變的時候無需對風(feng),在(zai)這點上(shang)相(xiang)對于(yu)水平軸風(feng)力(li)發電(dian)機(ji)是一大優(you)勢,它不僅(jin)使結構(gou)設計簡化,而(er)且也減少了風(feng)輪對風(feng)時的陀螺力(li)。
利用阻力(li)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)垂直軸風(feng)力(li)發電機有幾種(zhong)類型(xing),其中(zhong)有利用平板和被子做成(cheng)的(de)風(feng)輪,這是(shi)一(yi)種(zhong)純阻力(li)裝(zhuang)置;S型(xing)風(feng)車,具有部分(fen)升力(li),但主要還是(shi)阻力(li)裝(zhuang)置。這些裝(zhuang)置有較大的(de)啟動力(li)矩,但尖速(su)比低,在(zai)風(feng)輪尺寸、重(zhong)量和成(cheng)本一(yi)定的(de)情況(kuang)下,提供的(de)功率輸出低。
三、風力發電的優點
1、清潔,環境效益(yi)好。
2、可再生,永不(bu)枯竭。
3、基(ji)建周期短(duan)。
4、裝(zhuang)機規模(mo)靈活。
四、風力發電的缺點
1、噪聲,視(shi)覺污(wu)染(ran)。
2、占用大片土(tu)地。
3、不(bu)穩定,不(bu)可控。
4、目(mu)前(qian)成(cheng)本仍然很高。
5、影響鳥類。