一、風力發電原理
把風(feng)的動能(neng)轉(zhuan)(zhuan)變成機(ji)械動能(neng),再把機(ji)械能(neng)轉(zhuan)(zhuan)化為電(dian)力(li)動能(neng),這(zhe)就(jiu)是風(feng)力(li)發(fa)電(dian)。風(feng)力(li)發(fa)電(dian)的原(yuan)理,是利用風(feng)力(li)帶動風(feng)車(che)葉片旋轉(zhuan)(zhuan),再透(tou)過增速(su)(su)機(ji)將旋轉(zhuan)(zhuan)的速(su)(su)度(du)(du)提升(sheng),來促使發(fa)電(dian)機(ji)發(fa)電(dian)。依據目(mu)前的風(feng)車(che)技術,大約是每秒三米(mi)的微風(feng)速(su)(su)度(du)(du)(微風(feng)的程度(du)(du)),便可以(yi)開始發(fa)電(dian)。風(feng)力(li)發(fa)電(dian)正在世界上形(xing)成一股熱潮(chao),因為風(feng)力(li)發(fa)電(dian)不(bu)需要使用燃料,也不(bu)會(hui)產(chan)生輻(fu)射或(huo)空氣污(wu)染。
風(feng)力發電(dian)所需(xu)要的裝置,稱作風(feng)力發電(dian)機組。這(zhe)種(zhong)風(feng)力發電(dian)機組,大(da)體(ti)上(shang)可(ke)分風(feng)輪(包括尾舵)、發電(dian)機和鐵(tie)塔三部分。(大(da)型(xing)風(feng)力發電(dian)站(zhan)基本上(shang)沒有(you)尾舵,一般只有(you)小型(xing)(包括家(jia)用型(xing))才會擁有(you)尾舵)
風(feng)輪是把風(feng)的(de)動(dong)(dong)能(neng)轉(zhuan)變為機械能(neng)的(de)重要部件,它由(you)兩只(或更多只)螺旋槳(jiang)形的(de)葉輪組成。當風(feng)吹(chui)向漿葉時,槳(jiang)葉上產生氣動(dong)(dong)力驅動(dong)(dong)風(feng)輪轉(zhuan)動(dong)(dong)。槳(jiang)葉的(de)材(cai)料要求(qiu)強度高、重量輕,目前(qian)多用玻璃鋼(gang)或其它復(fu)合材(cai)料(如碳(tan)纖維)來制造(zao)。(現(xian)在還有一些垂直風(feng)輪,s型旋轉(zhuan)葉片等,其作(zuo)用也與常規螺旋槳(jiang)型葉片相同(tong))
由于風(feng)輪的(de)轉速(su)比(bi)較低,而且風(feng)力的(de)大小(xiao)和方向(xiang)經(jing)常變(bian)化著,這又使(shi)轉速(su)不穩(wen)定;所以,在帶動發電(dian)機(ji)之(zhi)前(qian),還(huan)必須附加(jia)一個(ge)把轉速(su)提高到發電(dian)機(ji)額定轉速(su)的(de)齒輪變(bian)速(su)箱,再加(jia)一個(ge)調速(su)機(ji)構使(shi)轉速(su)保持(chi)穩(wen)定,然后(hou)再聯接到發電(dian)機(ji)上。為保持(chi)風(feng)輪始(shi)終對(dui)準風(feng)向(xiang)以獲得最大的(de)功率(lv),還(huan)需在風(feng)輪的(de)后(hou)面裝一個(ge)類似風(feng)向(xiang)標的(de)尾舵。
鐵(tie)塔是支承風(feng)(feng)輪、尾舵和(he)發電機的(de)(de)構架。它一般修建得比較(jiao)高(gao),為的(de)(de)是獲得較(jiao)大的(de)(de)和(he)較(jiao)均勻的(de)(de)風(feng)(feng)力(li),又要(yao)有足夠的(de)(de)強度(du)。鐵(tie)塔高(gao)度(du)視地面障礙物(wu)對風(feng)(feng)速(su)影響的(de)(de)情(qing)況,以及風(feng)(feng)輪的(de)(de)直徑(jing)大小而(er)定,一般在6-20米范圍內。
發(fa)電機(ji)的作用,是把(ba)由風(feng)輪得到的恒定轉(zhuan)速,通(tong)過(guo)升速傳遞(di)給(gei)發(fa)電機(ji)構均勻運轉(zhuan),因(yin)而把(ba)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種多樣(yang),但(dan)歸納起來可分為兩類:①水(shui)平軸(zhou)風(feng)(feng)力發電機,風(feng)(feng)輪的旋(xuan)轉軸(zhou)與風(feng)(feng)向平行;②垂直軸(zhou)風(feng)(feng)力發電機,風(feng)(feng)輪的旋(xuan)轉軸(zhou)垂直于地(di)面或者氣流方向。
1、水平軸風力發電機
水(shui)平軸風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發電(dian)(dian)(dian)機(ji)科(ke)分(fen)為升(sheng)力(li)(li)(li)(li)型(xing)(xing)(xing)和阻力(li)(li)(li)(li)型(xing)(xing)(xing)兩類(lei)。升(sheng)力(li)(li)(li)(li)型(xing)(xing)(xing)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發電(dian)(dian)(dian)機(ji)旋轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)度(du)快,阻力(li)(li)(li)(li)型(xing)(xing)(xing)旋轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)度(du)慢。對(dui)(dui)于風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發電(dian)(dian)(dian),多采(cai)用升(sheng)力(li)(li)(li)(li)型(xing)(xing)(xing)水(shui)平軸風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發電(dian)(dian)(dian)機(ji)。大多數水(shui)平軸風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發電(dian)(dian)(dian)機(ji)具(ju)有對(dui)(dui)風(feng)(feng)(feng)裝置,能隨風(feng)(feng)(feng)向(xiang)改變而(er)轉(zhuan)(zhuan)動(dong)。對(dui)(dui)于小(xiao)型(xing)(xing)(xing)風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發電(dian)(dian)(dian)機(ji),這種對(dui)(dui)風(feng)(feng)(feng)裝置采(cai)用尾舵(duo),而(er)對(dui)(dui)于大型(xing)(xing)(xing)的風(feng)(feng)(feng)力(li)(li)(li)(li)發電(dian)(dian)(dian)機(ji),則利用風(feng)(feng)(feng)向(xiang)傳(chuan)感元件以及伺(si)服電(dian)(dian)(dian)機(ji)組成的傳(chuan)動(dong)機(ji)構。
風(feng)力(li)(li)機(ji)的(de)(de)(de)風(feng)輪(lun)在(zai)塔架(jia)前面(mian)的(de)(de)(de)稱為上(shang)風(feng)向(xiang)風(feng)力(li)(li)機(ji),風(feng)輪(lun)在(zai)塔架(jia)后面(mian)的(de)(de)(de)則成為下(xia)(xia)風(feng)向(xiang)風(feng)機(ji)。水平軸風(feng)力(li)(li)發電(dian)機(ji)的(de)(de)(de)式樣(yang)很多,有(you)(you)的(de)(de)(de)具有(you)(you)反轉葉片的(de)(de)(de)風(feng)輪(lun),有(you)(you)的(de)(de)(de)再(zai)一(yi)個(ge)(ge)塔架(jia)上(shang)安裝多個(ge)(ge)風(feng)輪(lun),以便在(zai)輸出功率一(yi)定的(de)(de)(de)條件下(xia)(xia)減(jian)少塔架(jia)的(de)(de)(de)成本(ben),還有(you)(you)的(de)(de)(de)水平軸風(feng)力(li)(li)發電(dian)機(ji)在(zai)風(feng)輪(lun)周(zhou)圍產生漩渦,集中氣流,增加(jia)氣流速度(du)。
2、垂直軸風力發電機
垂直(zhi)軸風(feng)(feng)力(li)(li)發(fa)電機(ji)在(zai)風(feng)(feng)向改變的(de)時候(hou)無需對(dui)風(feng)(feng),在(zai)這(zhe)點(dian)上(shang)相對(dui)于水平軸風(feng)(feng)力(li)(li)發(fa)電機(ji)是一大優勢(shi),它(ta)不僅使結構設計簡化,而(er)且也減(jian)少了風(feng)(feng)輪對(dui)風(feng)(feng)時的(de)陀螺力(li)(li)。
利用阻力旋(xuan)轉的(de)垂(chui)直(zhi)軸風力發(fa)電機有(you)幾(ji)種類(lei)型(xing),其中有(you)利用平板(ban)和(he)(he)被(bei)子做(zuo)成的(de)風輪,這(zhe)是(shi)一種純阻力裝(zhuang)置;S型(xing)風車,具有(you)部分(fen)升力,但主(zhu)要(yao)還(huan)是(shi)阻力裝(zhuang)置。這(zhe)些裝(zhuang)置有(you)較(jiao)大的(de)啟動力矩(ju),但尖速比低,在風輪尺寸、重量和(he)(he)成本一定(ding)的(de)情況下,提供的(de)功率輸出低。
三、風力發電的優點
1、清潔,環境效(xiao)益好。
2、可再生,永不(bu)枯竭。
3、基(ji)建周期(qi)短。
4、裝(zhuang)機規模靈活。
四、風力發電的缺點
1、噪聲,視覺污染。
2、占用大片(pian)土地。
3、不(bu)(bu)穩(wen)定(ding),不(bu)(bu)可控。
4、目前成本仍然很高。
5、影響鳥類。