一、風力發電原理
把風(feng)(feng)(feng)的(de)(de)動能轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變成(cheng)機械動能,再把機械能轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)化為電(dian)力(li)動能,這就是風(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)。風(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)的(de)(de)原理,是利用(yong)風(feng)(feng)(feng)力(li)帶動風(feng)(feng)(feng)車(che)葉(xie)片旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan),再透過增速機將旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)的(de)(de)速度提升,來促(cu)使(shi)發(fa)電(dian)機發(fa)電(dian)。依據目前的(de)(de)風(feng)(feng)(feng)車(che)技術,大約是每秒三米的(de)(de)微風(feng)(feng)(feng)速度(微風(feng)(feng)(feng)的(de)(de)程(cheng)度),便可以開始(shi)發(fa)電(dian)。風(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)正在世界上形成(cheng)一股熱潮,因為風(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)不需要使(shi)用(yong)燃(ran)料,也不會產生輻射或空氣污染。
風(feng)力發(fa)電(dian)所需(xu)要的裝置,稱作風(feng)力發(fa)電(dian)機組。這種(zhong)風(feng)力發(fa)電(dian)機組,大體上(shang)可分(fen)風(feng)輪(lun)(包(bao)括尾舵(duo))、發(fa)電(dian)機和鐵塔三部(bu)分(fen)。(大型風(feng)力發(fa)電(dian)站基本上(shang)沒(mei)有尾舵(duo),一般只(zhi)有小型(包(bao)括家用型)才會擁有尾舵(duo))
風輪是把風的動能(neng)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)為機械能(neng)的重(zhong)要部件,它由兩只(或更多只)螺(luo)旋槳形(xing)的葉(xie)(xie)輪組(zu)成。當風吹向(xiang)漿葉(xie)(xie)時,槳葉(xie)(xie)上產(chan)生(sheng)氣(qi)動力驅(qu)動風輪轉(zhuan)(zhuan)動。槳葉(xie)(xie)的材(cai)料要求強(qiang)度高、重(zhong)量輕(qing),目前多用(yong)玻璃鋼或其它復合材(cai)料(如碳(tan)纖維)來制(zhi)造(zao)。(現在還有(you)一(yi)些垂直風輪,s型(xing)旋轉(zhuan)(zhuan)葉(xie)(xie)片(pian)等(deng),其作用(yong)也(ye)與常(chang)規螺(luo)旋槳型(xing)葉(xie)(xie)片(pian)相(xiang)同(tong))
由于風(feng)(feng)輪(lun)(lun)的轉(zhuan)速(su)(su)比較低,而且(qie)風(feng)(feng)力的大(da)小和(he)方向(xiang)(xiang)(xiang)經常變(bian)化著,這(zhe)又使轉(zhuan)速(su)(su)不穩定;所以,在帶動發電機之前,還必(bi)須(xu)附加(jia)一個(ge)把(ba)轉(zhuan)速(su)(su)提(ti)高到發電機額定轉(zhuan)速(su)(su)的齒輪(lun)(lun)變(bian)速(su)(su)箱,再加(jia)一個(ge)調(diao)速(su)(su)機構(gou)使轉(zhuan)速(su)(su)保持穩定,然后(hou)再聯接到發電機上。為(wei)保持風(feng)(feng)輪(lun)(lun)始終對準風(feng)(feng)向(xiang)(xiang)(xiang)以獲得(de)最大(da)的功(gong)率(lv),還需(xu)在風(feng)(feng)輪(lun)(lun)的后(hou)面裝一個(ge)類似風(feng)(feng)向(xiang)(xiang)(xiang)標的尾舵。
鐵塔是支承(cheng)風輪、尾舵和(he)(he)發電機的(de)構架。它一(yi)般修(xiu)建得(de)比(bi)較(jiao)高,為(wei)的(de)是獲得(de)較(jiao)大(da)的(de)和(he)(he)較(jiao)均勻的(de)風力,又要(yao)有足夠(gou)的(de)強度。鐵塔高度視地面障礙物對風速影響(xiang)的(de)情況(kuang),以(yi)及風輪的(de)直徑大(da)小而定,一(yi)般在6-20米范(fan)圍(wei)內。
發電機的(de)(de)作用,是(shi)把由風(feng)輪得到(dao)的(de)(de)恒定轉(zhuan)速,通過升速傳遞給(gei)發電機構均勻運轉(zhuan),因而把機械能(neng)轉(zhuan)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,但歸(gui)納(na)起來(lai)可分(fen)為兩類:①水平軸風力發(fa)電機,風輪的旋(xuan)轉軸與風向平行;②垂(chui)直軸風力發(fa)電機,風輪的旋(xuan)轉軸垂(chui)直于(yu)地(di)面或者氣流(liu)方向。
1、水平軸風力發電機
水平(ping)軸(zhou)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)機科分為升(sheng)力(li)(li)型和阻(zu)力(li)(li)型兩類。升(sheng)力(li)(li)型風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)機旋轉速度快,阻(zu)力(li)(li)型旋轉速度慢。對(dui)于(yu)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian),多采用(yong)升(sheng)力(li)(li)型水平(ping)軸(zhou)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)機。大多數水平(ping)軸(zhou)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)機具有(you)對(dui)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)置,能隨風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)向(xiang)改變而轉動。對(dui)于(yu)小型風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)機,這種對(dui)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)置采用(yong)尾舵,而對(dui)于(yu)大型的(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)機,則(ze)利(li)用(yong)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)向(xiang)傳(chuan)感(gan)元件以(yi)及伺服電(dian)(dian)(dian)機組成的(de)傳(chuan)動機構。
風(feng)(feng)(feng)力(li)機(ji)的(de)風(feng)(feng)(feng)輪(lun)在塔(ta)架前(qian)面的(de)稱為上(shang)風(feng)(feng)(feng)向風(feng)(feng)(feng)力(li)機(ji),風(feng)(feng)(feng)輪(lun)在塔(ta)架后(hou)面的(de)則成為下風(feng)(feng)(feng)向風(feng)(feng)(feng)機(ji)。水平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)力(li)發電機(ji)的(de)式樣很多,有(you)的(de)具有(you)反轉葉片的(de)風(feng)(feng)(feng)輪(lun),有(you)的(de)再一個塔(ta)架上(shang)安(an)裝多個風(feng)(feng)(feng)輪(lun),以便(bian)在輸(shu)出功率一定的(de)條件下減少塔(ta)架的(de)成本,還(huan)有(you)的(de)水平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)力(li)發電機(ji)在風(feng)(feng)(feng)輪(lun)周圍產生漩(xuan)渦,集中氣流,增加氣流速度。
2、垂直軸風力發電機
垂直軸風力發(fa)電機在風向改變的時(shi)候無需對風,在這點上相對于水平(ping)軸風力發(fa)電機是一大(da)優(you)勢(shi),它不僅使結構設計簡化(hua),而且也減(jian)少(shao)了風輪(lun)對風時(shi)的陀螺力。
利用阻力(li)旋轉的(de)垂直軸風(feng)(feng)力(li)發電(dian)機有(you)幾種(zhong)類(lei)型,其(qi)中有(you)利用平板和(he)被子做成(cheng)的(de)風(feng)(feng)輪,這(zhe)是一種(zhong)純(chun)阻力(li)裝(zhuang)置;S型風(feng)(feng)車,具有(you)部(bu)分升力(li),但(dan)主要還(huan)是阻力(li)裝(zhuang)置。這(zhe)些裝(zhuang)置有(you)較大的(de)啟動力(li)矩,但(dan)尖速比低,在風(feng)(feng)輪尺(chi)寸、重量和(he)成(cheng)本一定的(de)情況下,提供(gong)的(de)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(sheng),永不枯竭。
3、基建周期短(duan)。
4、裝(zhuang)機規模靈活。
四、風力發電的缺點
1、噪(zao)聲(sheng),視覺(jue)污染。
2、占用(yong)大片土地。
3、不穩定(ding),不可控(kong)。
4、目前成本(ben)仍然(ran)很高。
5、影響鳥類。