一、風力發電原理
把風的(de)動能(neng)轉變成機(ji)械(xie)(xie)動能(neng),再把機(ji)械(xie)(xie)能(neng)轉化為電(dian)(dian)力(li)(li)動能(neng),這就是風力(li)(li)發(fa)(fa)電(dian)(dian)。風力(li)(li)發(fa)(fa)電(dian)(dian)的(de)原理,是利用(yong)風力(li)(li)帶動風車葉片旋(xuan)轉,再透過增速機(ji)將旋(xuan)轉的(de)速度(du)提升(sheng),來促使(shi)發(fa)(fa)電(dian)(dian)機(ji)發(fa)(fa)電(dian)(dian)。依(yi)據目前的(de)風車技(ji)術,大約是每秒三米的(de)微風速度(du)(微風的(de)程度(du)),便可以開始發(fa)(fa)電(dian)(dian)。風力(li)(li)發(fa)(fa)電(dian)(dian)正(zheng)在(zai)世界上(shang)形成一股熱潮,因為風力(li)(li)發(fa)(fa)電(dian)(dian)不需要使(shi)用(yong)燃料,也不會產(chan)生輻射或(huo)空(kong)氣(qi)污(wu)染。
風(feng)力(li)發(fa)電(dian)所需要的裝置,稱作風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機組。這種風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機組,大(da)體上(shang)可分風(feng)輪(包(bao)括(kuo)尾舵)、發(fa)電(dian)機和鐵塔三部分。(大(da)型(xing)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)站基本(ben)上(shang)沒(mei)有尾舵,一般只有小型(xing)(包(bao)括(kuo)家用(yong)型(xing))才會(hui)擁有尾舵)
風輪(lun)是把風的(de)動(dong)能轉變為機械能的(de)重要部(bu)件,它由兩(liang)只(或(huo)更(geng)多(duo)(duo)只)螺旋槳(jiang)(jiang)(jiang)形的(de)葉(xie)(xie)(xie)輪(lun)組成。當風吹向(xiang)漿(jiang)葉(xie)(xie)(xie)時(shi),槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)(xie)(xie)上(shang)產生(sheng)氣動(dong)力驅動(dong)風輪(lun)轉動(dong)。槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)(xie)(xie)的(de)材料要求強度高、重量輕,目前多(duo)(duo)用玻璃鋼或(huo)其它復合材料(如碳纖維)來制(zhi)造(zao)。(現在還有一些垂直風輪(lun),s型旋轉葉(xie)(xie)(xie)片等,其作用也與(yu)常規螺旋槳(jiang)(jiang)(jiang)型葉(xie)(xie)(xie)片相同)
由于風(feng)輪(lun)(lun)的轉(zhuan)速(su)(su)(su)(su)比較低,而(er)且風(feng)力的大(da)(da)小和(he)方向(xiang)經(jing)常變化著,這又使轉(zhuan)速(su)(su)(su)(su)不穩定;所以(yi),在帶(dai)動發電機之前(qian),還(huan)必須附(fu)加一(yi)個把轉(zhuan)速(su)(su)(su)(su)提高到發電機額定轉(zhuan)速(su)(su)(su)(su)的齒輪(lun)(lun)變速(su)(su)(su)(su)箱,再(zai)加一(yi)個調(diao)速(su)(su)(su)(su)機構使轉(zhuan)速(su)(su)(su)(su)保持(chi)穩定,然后再(zai)聯接到發電機上。為保持(chi)風(feng)輪(lun)(lun)始(shi)終對(dui)準風(feng)向(xiang)以(yi)獲得(de)最大(da)(da)的功率(lv),還(huan)需(xu)在風(feng)輪(lun)(lun)的后面裝一(yi)個類似風(feng)向(xiang)標的尾舵。
鐵塔是(shi)支承風(feng)(feng)輪、尾舵和(he)(he)發電機的(de)構(gou)架。它一般修建得(de)比較(jiao)高,為的(de)是(shi)獲得(de)較(jiao)大的(de)和(he)(he)較(jiao)均勻(yun)的(de)風(feng)(feng)力,又要(yao)有足夠的(de)強度。鐵塔高度視地面障(zhang)礙物對(dui)風(feng)(feng)速影(ying)響的(de)情況(kuang),以(yi)及風(feng)(feng)輪的(de)直徑大小而定,一般在6-20米范圍(wei)內。
發電機(ji)(ji)的作用,是把由風輪得到的恒定轉(zhuan)(zhuan)速,通過升(sheng)速傳遞給發電機(ji)(ji)構均勻(yun)運(yun)轉(zhuan)(zhuan),因而(er)把機(ji)(ji)械能(neng)(neng)轉(zhuan)(zhuan)變為電能(neng)(neng)。
二、風力發電的種類
盡管品牌風力發電機多種多樣,但(dan)歸(gui)納起來可分為兩類:①水平(ping)軸風(feng)(feng)力(li)發(fa)電機(ji),風(feng)(feng)輪(lun)的旋(xuan)轉軸與風(feng)(feng)向平(ping)行;②垂(chui)直軸風(feng)(feng)力(li)發(fa)電機(ji),風(feng)(feng)輪(lun)的旋(xuan)轉軸垂(chui)直于(yu)地(di)面或者氣流方(fang)向。
1、水平軸風力發電機
水(shui)平軸(zhou)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)科(ke)分為升(sheng)力(li)(li)(li)型(xing)(xing)和(he)阻(zu)力(li)(li)(li)型(xing)(xing)兩類。升(sheng)力(li)(li)(li)型(xing)(xing)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)旋轉速度快,阻(zu)力(li)(li)(li)型(xing)(xing)旋轉速度慢(man)。對(dui)于風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發電(dian)(dian),多采用(yong)(yong)升(sheng)力(li)(li)(li)型(xing)(xing)水(shui)平軸(zhou)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)。大(da)多數水(shui)平軸(zhou)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)具有對(dui)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)置,能隨風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)向改(gai)變而轉動。對(dui)于小型(xing)(xing)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji),這種對(dui)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)置采用(yong)(yong)尾舵,而對(dui)于大(da)型(xing)(xing)的(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji),則利用(yong)(yong)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)向傳感元件(jian)以及伺服電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)組成的(de)傳動機(ji)(ji)(ji)(ji)構。
風(feng)(feng)力(li)機的(de)(de)風(feng)(feng)輪(lun)在(zai)塔(ta)架(jia)前面的(de)(de)稱(cheng)為上風(feng)(feng)向(xiang)風(feng)(feng)力(li)機,風(feng)(feng)輪(lun)在(zai)塔(ta)架(jia)后(hou)面的(de)(de)則成(cheng)為下(xia)風(feng)(feng)向(xiang)風(feng)(feng)機。水平軸(zhou)風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)機的(de)(de)式樣很多,有(you)(you)(you)的(de)(de)具(ju)有(you)(you)(you)反轉(zhuan)葉片的(de)(de)風(feng)(feng)輪(lun),有(you)(you)(you)的(de)(de)再一個塔(ta)架(jia)上安(an)裝多個風(feng)(feng)輪(lun),以(yi)便在(zai)輸出功率一定的(de)(de)條件下(xia)減少塔(ta)架(jia)的(de)(de)成(cheng)本,還有(you)(you)(you)的(de)(de)水平軸(zhou)風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)機在(zai)風(feng)(feng)輪(lun)周圍產生漩渦,集(ji)中氣流,增加氣流速(su)度。
2、垂直軸風力發電機
垂直軸(zhou)風(feng)力(li)(li)發(fa)電機在(zai)風(feng)向改(gai)變(bian)的時候無需對(dui)(dui)(dui)風(feng),在(zai)這點上(shang)相對(dui)(dui)(dui)于(yu)水平軸(zhou)風(feng)力(li)(li)發(fa)電機是一大(da)優勢,它不僅使結構(gou)設計簡(jian)化(hua),而且也減少了風(feng)輪對(dui)(dui)(dui)風(feng)時的陀(tuo)螺力(li)(li)。
利用阻力(li)旋轉的(de)(de)垂直軸(zhou)風力(li)發電機有幾種類型(xing),其中有利用平板和(he)被子做成的(de)(de)風輪(lun),這是一種純阻力(li)裝置(zhi)(zhi);S型(xing)風車,具有部分升(sheng)力(li),但(dan)主(zhu)要還是阻力(li)裝置(zhi)(zhi)。這些裝置(zhi)(zhi)有較(jiao)大的(de)(de)啟動力(li)矩(ju),但(dan)尖(jian)速(su)比低,在(zai)風輪(lun)尺寸(cun)、重量和(he)成本一定的(de)(de)情況下,提供的(de)(de)功率輸出低。
三、風力發電的優點
1、清潔,環境效益好(hao)。
2、可再生,永不枯竭。
3、基建周期短。
4、裝機(ji)規模靈活(huo)。
四、風力發電的缺點
1、噪聲,視(shi)覺污染。
2、占用(yong)大片(pian)土地(di)。
3、不穩定,不可控。
4、目前成本(ben)仍(reng)然(ran)很高。
5、影響鳥類。