一、風力發電原理
把(ba)風(feng)(feng)(feng)的動(dong)能(neng)轉(zhuan)(zhuan)變成(cheng)機械(xie)動(dong)能(neng),再(zai)把(ba)機械(xie)能(neng)轉(zhuan)(zhuan)化為電力(li)動(dong)能(neng),這(zhe)就是風(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)電。風(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)電的原(yuan)理,是利用風(feng)(feng)(feng)力(li)帶動(dong)風(feng)(feng)(feng)車葉片旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan),再(zai)透過增(zeng)速(su)機將旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)的速(su)度提升(sheng),來促(cu)使發(fa)(fa)電機發(fa)(fa)電。依(yi)據目前的風(feng)(feng)(feng)車技術,大約是每秒(miao)三米的微風(feng)(feng)(feng)速(su)度(微風(feng)(feng)(feng)的程度),便可以開(kai)始發(fa)(fa)電。風(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)電正(zheng)在世界(jie)上形成(cheng)一股熱潮,因為風(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)電不(bu)需(xu)要(yao)使用燃料,也不(bu)會產生輻射或空氣(qi)污染。
風力(li)發電所需要(yao)的裝置,稱(cheng)作風力(li)發電機(ji)組。這種風力(li)發電機(ji)組,大體上可分風輪(lun)(包括尾(wei)(wei)(wei)舵)、發電機(ji)和鐵塔(ta)三部分。(大型(xing)(xing)風力(li)發電站基本上沒有尾(wei)(wei)(wei)舵,一般只有小型(xing)(xing)(包括家用型(xing)(xing))才會擁有尾(wei)(wei)(wei)舵)
風(feng)輪(lun)是把風(feng)的動能轉變為機械能的重要部件(jian),它由兩只(或更多只)螺旋槳(jiang)形的葉(xie)輪(lun)組(zu)成。當風(feng)吹(chui)向漿(jiang)葉(xie)時,槳(jiang)葉(xie)上產生氣動力驅(qu)動風(feng)輪(lun)轉動。槳(jiang)葉(xie)的材料要求強度高、重量輕,目前多用玻璃(li)鋼(gang)或其它復(fu)合(he)材料(如碳纖維(wei))來制造。(現在還有(you)一些垂(chui)直風(feng)輪(lun),s型(xing)旋轉葉(xie)片等,其作用也與常規螺旋槳(jiang)型(xing)葉(xie)片相同(tong))
由于風輪的(de)轉(zhuan)(zhuan)速(su)比較(jiao)低,而且風力(li)的(de)大(da)小和(he)方向(xiang)經常變化著,這又使(shi)轉(zhuan)(zhuan)速(su)不穩定(ding);所以,在(zai)帶(dai)動發(fa)電(dian)機(ji)(ji)之前,還必須附加一(yi)個把轉(zhuan)(zhuan)速(su)提高(gao)到發(fa)電(dian)機(ji)(ji)額定(ding)轉(zhuan)(zhuan)速(su)的(de)齒(chi)輪變速(su)箱(xiang),再加一(yi)個調速(su)機(ji)(ji)構使(shi)轉(zhuan)(zhuan)速(su)保持穩定(ding),然(ran)后再聯(lian)接到發(fa)電(dian)機(ji)(ji)上(shang)。為保持風輪始終對(dui)準風向(xiang)以獲得最大(da)的(de)功率(lv),還需在(zai)風輪的(de)后面(mian)裝一(yi)個類似風向(xiang)標的(de)尾舵。
鐵塔是支承風(feng)輪、尾舵和(he)發電機的構架。它一般修建得比較高,為的是獲(huo)得較大(da)的和(he)較均勻(yun)的風(feng)力(li),又(you)要有足夠的強度(du)。鐵塔高度(du)視地面障礙物對風(feng)速影響的情況,以及風(feng)輪的直徑大(da)小而定,一般在6-20米范圍內。
發電機的作用,是把由風輪得到的恒定轉速,通(tong)過升(sheng)速傳遞給發電機構均勻運轉,因而把機械(xie)能(neng)轉變為電能(neng)。
二、風力發電的種類
盡管品牌風力發電機多(duo)種多(duo)樣,但(dan)歸納起來可分為(wei)兩類:①水(shui)平(ping)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)風(feng)(feng)力發電(dian)機(ji),風(feng)(feng)輪的(de)旋轉(zhuan)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)與風(feng)(feng)向平(ping)行;②垂直軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)風(feng)(feng)力發電(dian)機(ji),風(feng)(feng)輪的(de)旋轉(zhuan)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)垂直于地面或(huo)者氣(qi)流方(fang)向。
1、水平軸風力發電機
水平軸風力(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)科分為升(sheng)力(li)(li)型(xing)和(he)阻力(li)(li)型(xing)兩類。升(sheng)力(li)(li)型(xing)風力(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)旋轉速度快,阻力(li)(li)型(xing)旋轉速度慢。對于風力(li)(li)發(fa)電(dian)(dian),多采用升(sheng)力(li)(li)型(xing)水平軸風力(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)。大(da)多數(shu)水平軸風力(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)具有對風裝置(zhi),能隨風向改(gai)變而轉動。對于小(xiao)型(xing)風力(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji),這種對風裝置(zhi)采用尾舵(duo),而對于大(da)型(xing)的風力(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji),則(ze)利用風向傳感元件以及伺服(fu)電(dian)(dian)機(ji)組成(cheng)的傳動機(ji)構(gou)。
風(feng)力(li)機(ji)的(de)風(feng)輪(lun)在(zai)塔(ta)(ta)架(jia)前(qian)面的(de)稱為(wei)上風(feng)向(xiang)風(feng)力(li)機(ji),風(feng)輪(lun)在(zai)塔(ta)(ta)架(jia)后面的(de)則成為(wei)下(xia)風(feng)向(xiang)風(feng)機(ji)。水(shui)平(ping)軸(zhou)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)的(de)式樣很多,有的(de)具有反(fan)轉(zhuan)葉片的(de)風(feng)輪(lun),有的(de)再一個(ge)塔(ta)(ta)架(jia)上安裝多個(ge)風(feng)輪(lun),以便在(zai)輸出功率一定的(de)條(tiao)件下(xia)減(jian)少塔(ta)(ta)架(jia)的(de)成本,還有的(de)水(shui)平(ping)軸(zhou)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)在(zai)風(feng)輪(lun)周圍產生漩(xuan)渦,集(ji)中氣流(liu),增加(jia)氣流(liu)速度。
2、垂直軸風力發電機
垂直軸(zhou)風力(li)發電機(ji)在風向改變的(de)時候(hou)無需對風,在這點(dian)上相對于水平軸(zhou)風力(li)發電機(ji)是(shi)一大優勢,它不僅使結構設計簡化,而(er)且也減少了風輪對風時的(de)陀螺力(li)。
利(li)用(yong)阻(zu)力(li)旋轉(zhuan)的垂直軸風力(li)發電機(ji)有(you)幾(ji)種類(lei)型,其中有(you)利(li)用(yong)平板(ban)和(he)被子做成的風輪,這(zhe)是(shi)一(yi)種純阻(zu)力(li)裝置;S型風車,具有(you)部分升力(li),但主(zhu)要還是(shi)阻(zu)力(li)裝置。這(zhe)些裝置有(you)較(jiao)大的啟動力(li)矩,但尖速比低,在風輪尺寸、重量和(he)成本一(yi)定的情(qing)況下,提供的功率輸出低。
三、風力發電的優點
1、清潔(jie),環境效益好。
2、可再生,永(yong)不枯(ku)竭(jie)。
3、基建(jian)周(zhou)期短。
4、裝機規模(mo)靈活。
四、風力發電的缺點
1、噪聲,視覺污(wu)染。
2、占用大片土地。
3、不穩定(ding),不可控。
4、目前(qian)成(cheng)本仍然很高。
5、影響鳥類。