一、風力發電原理
把風(feng)(feng)(feng)的(de)動能轉(zhuan)變成機械動能,再(zai)把機械能轉(zhuan)化為電力(li)(li)(li)動能,這(zhe)就(jiu)是(shi)(shi)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)(fa)電。風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)(fa)電的(de)原(yuan)理,是(shi)(shi)利(li)用風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)帶動風(feng)(feng)(feng)車葉片旋(xuan)(xuan)轉(zhuan),再(zai)透過增速(su)機將旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)的(de)速(su)度提升,來促使發(fa)(fa)電機發(fa)(fa)電。依據目前的(de)風(feng)(feng)(feng)車技術,大約是(shi)(shi)每(mei)秒三米的(de)微風(feng)(feng)(feng)速(su)度(微風(feng)(feng)(feng)的(de)程度),便(bian)可以開始發(fa)(fa)電。風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)(fa)電正在世(shi)界上形成一(yi)股熱潮(chao),因為風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)(fa)電不(bu)需(xu)要使用燃料,也(ye)不(bu)會產生輻射或空氣(qi)污(wu)染。
風(feng)力發(fa)(fa)電(dian)(dian)所需要的(de)裝置,稱作風(feng)力發(fa)(fa)電(dian)(dian)機組(zu)。這種(zhong)風(feng)力發(fa)(fa)電(dian)(dian)機組(zu),大(da)(da)體(ti)上可分風(feng)輪(包括(kuo)尾(wei)舵(duo))、發(fa)(fa)電(dian)(dian)機和鐵塔三部分。(大(da)(da)型風(feng)力發(fa)(fa)電(dian)(dian)站基(ji)本上沒有(you)尾(wei)舵(duo),一般只(zhi)有(you)小(xiao)型(包括(kuo)家用型)才會(hui)擁有(you)尾(wei)舵(duo))
風輪是把風的動(dong)(dong)能轉變為機(ji)械能的重要部件,它由兩只(zhi)(或更(geng)多(duo)(duo)只(zhi))螺旋槳形(xing)的葉(xie)輪組(zu)成。當風吹向漿葉(xie)時,槳葉(xie)上產生氣(qi)動(dong)(dong)力驅動(dong)(dong)風輪轉動(dong)(dong)。槳葉(xie)的材料要求強度高、重量輕,目(mu)前多(duo)(duo)用玻璃鋼或其它復合材料(如碳纖維)來制造(zao)。(現在(zai)還有一些垂直風輪,s型旋轉葉(xie)片等,其作用也與常規螺旋槳型葉(xie)片相同(tong))
由于風(feng)輪(lun)的轉速(su)(su)比(bi)較低,而且風(feng)力的大(da)小和方(fang)向經常變(bian)化(hua)著,這又使轉速(su)(su)不(bu)穩(wen)定;所以,在帶動(dong)發電機之前,還必須(xu)附加(jia)一個把轉速(su)(su)提高到發電機額定轉速(su)(su)的齒輪(lun)變(bian)速(su)(su)箱,再加(jia)一個調速(su)(su)機構使轉速(su)(su)保持穩(wen)定,然后再聯(lian)接到發電機上(shang)。為保持風(feng)輪(lun)始終對準風(feng)向以獲得最(zui)大(da)的功率,還需在風(feng)輪(lun)的后面裝(zhuang)一個類似風(feng)向標的尾舵。
鐵(tie)塔(ta)是(shi)支承(cheng)風(feng)(feng)輪、尾舵(duo)和發電機的(de)(de)構架。它一(yi)般修建得(de)比(bi)較(jiao)(jiao)高,為(wei)的(de)(de)是(shi)獲(huo)得(de)較(jiao)(jiao)大的(de)(de)和較(jiao)(jiao)均勻(yun)的(de)(de)風(feng)(feng)力(li),又要有足(zu)夠(gou)的(de)(de)強度(du)。鐵(tie)塔(ta)高度(du)視(shi)地面(mian)障礙物對風(feng)(feng)速影響的(de)(de)情況,以及(ji)風(feng)(feng)輪的(de)(de)直徑大小而定,一(yi)般在6-20米范圍(wei)內(nei)。
發(fa)電機(ji)的作用(yong),是把(ba)由(you)風輪得到的恒定轉速,通(tong)過(guo)升速傳遞給發(fa)電機(ji)構均勻運轉,因而把(ba)機(ji)械(xie)能轉變為電能。
二、風力發電的種類
盡管品牌風力發電機多(duo)(duo)種多(duo)(duo)樣,但歸納起(qi)來可(ke)分為兩(liang)類:①水平軸(zhou)風力發電機,風輪(lun)的(de)旋轉(zhuan)軸(zhou)與風向平行;②垂(chui)直軸(zhou)風力發電機,風輪(lun)的(de)旋轉(zhuan)軸(zhou)垂(chui)直于地(di)面或(huo)者氣流(liu)方向。
1、水平軸風力發電機
水平軸風(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)機(ji)科分為升(sheng)力(li)(li)(li)型和(he)阻(zu)力(li)(li)(li)型兩類(lei)。升(sheng)力(li)(li)(li)型風(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)機(ji)旋轉(zhuan)速度(du)快,阻(zu)力(li)(li)(li)型旋轉(zhuan)速度(du)慢(man)。對(dui)于風(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian),多采用升(sheng)力(li)(li)(li)型水平軸風(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)機(ji)。大(da)多數水平軸風(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)機(ji)具有對(dui)風(feng)(feng)裝置,能隨風(feng)(feng)向(xiang)改(gai)變而(er)轉(zhuan)動。對(dui)于小(xiao)型風(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)機(ji),這種對(dui)風(feng)(feng)裝置采用尾(wei)舵,而(er)對(dui)于大(da)型的(de)風(feng)(feng)力(li)(li)(li)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)機(ji),則(ze)利用風(feng)(feng)向(xiang)傳感元件以(yi)及伺服電(dian)(dian)機(ji)組成的(de)傳動機(ji)構(gou)。
風(feng)(feng)(feng)力(li)機(ji)的風(feng)(feng)(feng)輪(lun)在(zai)塔(ta)架前面的稱為上(shang)風(feng)(feng)(feng)向風(feng)(feng)(feng)力(li)機(ji),風(feng)(feng)(feng)輪(lun)在(zai)塔(ta)架后(hou)面的則成為下(xia)風(feng)(feng)(feng)向風(feng)(feng)(feng)機(ji)。水平軸(zhou)風(feng)(feng)(feng)力(li)發電(dian)機(ji)的式樣很多,有的具有反轉葉片(pian)的風(feng)(feng)(feng)輪(lun),有的再一(yi)個(ge)塔(ta)架上(shang)安(an)裝多個(ge)風(feng)(feng)(feng)輪(lun),以便(bian)在(zai)輸出功率一(yi)定的條件下(xia)減少塔(ta)架的成本(ben),還有的水平軸(zhou)風(feng)(feng)(feng)力(li)發電(dian)機(ji)在(zai)風(feng)(feng)(feng)輪(lun)周圍產生漩渦,集(ji)中(zhong)氣流,增加氣流速(su)度。
2、垂直軸風力發電機
垂(chui)直(zhi)軸風(feng)(feng)(feng)力(li)發電機在風(feng)(feng)(feng)向改變的時候無(wu)需對風(feng)(feng)(feng),在這(zhe)點(dian)上相(xiang)對于水平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)力(li)發電機是一大優勢,它不(bu)僅使結構設計簡化,而且(qie)也(ye)減少了(le)風(feng)(feng)(feng)輪對風(feng)(feng)(feng)時的陀螺力(li)。
利(li)用阻力旋轉(zhuan)的(de)(de)垂直軸風力發電機有(you)幾種類(lei)型,其中有(you)利(li)用平板和被子(zi)做成的(de)(de)風輪,這(zhe)是一種純阻力裝(zhuang)置(zhi);S型風車,具(ju)有(you)部(bu)分升力,但主要還(huan)是阻力裝(zhuang)置(zhi)。這(zhe)些裝(zhuang)置(zhi)有(you)較大(da)的(de)(de)啟動力矩,但尖速比低(di),在(zai)風輪尺寸、重量和成本(ben)一定的(de)(de)情(qing)況(kuang)下,提(ti)供的(de)(de)功(gong)率輸出低(di)。
三、風力發電的優點
1、清潔,環境(jing)效(xiao)益好(hao)。
2、可再生,永不枯竭。
3、基建周期短。
4、裝機規模靈活。
四、風力發電的缺點
1、噪聲(sheng),視覺污染。
2、占用大片(pian)土地(di)。
3、不穩定,不可控(kong)。
4、目前成本仍然很高。
5、影響鳥類。