一、風力發電原理
把(ba)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)的動能(neng)轉(zhuan)變成(cheng)機(ji)(ji)械動能(neng),再把(ba)機(ji)(ji)械能(neng)轉(zhuan)化為(wei)電(dian)(dian)(dian)力(li)動能(neng),這就是風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)。風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)的原理,是利用風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)帶動風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)車葉片旋(xuan)轉(zhuan),再透過增速(su)機(ji)(ji)將旋(xuan)轉(zhuan)的速(su)度(du)(du)提(ti)升,來促(cu)使發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)。依(yi)據(ju)目前的風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)車技術,大約是每秒(miao)三米的微風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)速(su)度(du)(du)(微風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)的程度(du)(du)),便可(ke)以(yi)開始發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)。風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)正在(zai)世(shi)界上形成(cheng)一股(gu)熱潮,因為(wei)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)不需要使用燃料,也不會(hui)產生輻射或空氣(qi)污(wu)染(ran)。
風(feng)(feng)(feng)力發電所(suo)需要的(de)裝(zhuang)置,稱作風(feng)(feng)(feng)力發電機組(zu)。這種(zhong)風(feng)(feng)(feng)力發電機組(zu),大體上可分(fen)風(feng)(feng)(feng)輪(包括(kuo)尾舵)、發電機和鐵塔三部分(fen)。(大型風(feng)(feng)(feng)力發電站基本上沒有(you)尾舵,一般只有(you)小型(包括(kuo)家用型)才會擁有(you)尾舵)
風輪是把風的動能轉變為機械能的重(zhong)要部件,它由兩只(zhi)(zhi)(或更多(duo)(duo)只(zhi)(zhi))螺旋槳(jiang)形的葉(xie)(xie)輪組成。當(dang)風吹向漿葉(xie)(xie)時,槳(jiang)葉(xie)(xie)上產生氣動力(li)驅動風輪轉動。槳(jiang)葉(xie)(xie)的材(cai)料要求強度高、重(zhong)量輕,目前(qian)多(duo)(duo)用(yong)玻璃鋼或其它復合材(cai)料(如碳纖維(wei))來制造(zao)。(現在還(huan)有一些垂直風輪,s型旋轉葉(xie)(xie)片(pian)(pian)等,其作(zuo)用(yong)也(ye)與常規螺旋槳(jiang)型葉(xie)(xie)片(pian)(pian)相同)
由于風輪(lun)的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)速比較低,而且風力的(de)(de)大小和方向經(jing)常(chang)變化著,這又使轉(zhuan)(zhuan)速不穩定;所(suo)以,在帶(dai)動發電(dian)(dian)機(ji)之前,還(huan)必須附加一(yi)個(ge)(ge)把(ba)轉(zhuan)(zhuan)速提高到發電(dian)(dian)機(ji)額定轉(zhuan)(zhuan)速的(de)(de)齒(chi)輪(lun)變速箱,再加一(yi)個(ge)(ge)調(diao)速機(ji)構使轉(zhuan)(zhuan)速保(bao)持穩定,然后(hou)(hou)再聯接到發電(dian)(dian)機(ji)上(shang)。為(wei)保(bao)持風輪(lun)始終對準風向以獲得最(zui)大的(de)(de)功(gong)率,還(huan)需(xu)在風輪(lun)的(de)(de)后(hou)(hou)面裝(zhuang)一(yi)個(ge)(ge)類似風向標的(de)(de)尾舵。
鐵塔是(shi)支(zhi)承風輪、尾舵和發電機的構架。它(ta)一般(ban)修建(jian)得比較高,為的是(shi)獲得較大(da)(da)的和較均(jun)勻的風力(li),又(you)要有足夠的強度(du)。鐵塔高度(du)視地面障礙物(wu)對風速影響的情況,以及風輪的直(zhi)徑大(da)(da)小而定,一般(ban)在6-20米范圍內。
發電機的作用,是把由風(feng)輪得到(dao)的恒(heng)定轉速(su),通過升(sheng)速(su)傳遞給發電機構均勻運轉,因而把機械能(neng)轉變為(wei)電能(neng)。
二、風力發電的種類
盡管品牌風力發電機多種多樣(yang),但歸(gui)納起來(lai)可分為兩類:①水(shui)平軸(zhou)(zhou)風(feng)力發(fa)電機,風(feng)輪(lun)的旋轉(zhuan)(zhuan)軸(zhou)(zhou)與風(feng)向平行;②垂直軸(zhou)(zhou)風(feng)力發(fa)電機,風(feng)輪(lun)的旋轉(zhuan)(zhuan)軸(zhou)(zhou)垂直于地面(mian)或(huo)者(zhe)氣流方向。
1、水平軸風力發電機
水平(ping)軸(zhou)風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)科分為升力(li)型和(he)阻力(li)型兩類。升力(li)型風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)旋轉速(su)度快,阻力(li)型旋轉速(su)度慢。對(dui)于(yu)(yu)風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian),多(duo)采用(yong)升力(li)型水平(ping)軸(zhou)風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)。大多(duo)數水平(ping)軸(zhou)風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)具(ju)有對(dui)風(feng)(feng)裝置(zhi),能隨風(feng)(feng)向改(gai)變而轉動。對(dui)于(yu)(yu)小型風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji),這種對(dui)風(feng)(feng)裝置(zhi)采用(yong)尾舵(duo),而對(dui)于(yu)(yu)大型的風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji),則利(li)用(yong)風(feng)(feng)向傳感元件以及伺服電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)組成的傳動機(ji)(ji)(ji)構。
風(feng)(feng)力(li)機的(de)(de)(de)風(feng)(feng)輪(lun)(lun)(lun)(lun)在(zai)塔(ta)架前(qian)面(mian)的(de)(de)(de)稱(cheng)為(wei)上(shang)風(feng)(feng)向風(feng)(feng)力(li)機,風(feng)(feng)輪(lun)(lun)(lun)(lun)在(zai)塔(ta)架后面(mian)的(de)(de)(de)則成為(wei)下(xia)風(feng)(feng)向風(feng)(feng)機。水平(ping)軸風(feng)(feng)力(li)發(fa)電機的(de)(de)(de)式樣很多,有(you)的(de)(de)(de)具有(you)反轉(zhuan)葉片的(de)(de)(de)風(feng)(feng)輪(lun)(lun)(lun)(lun),有(you)的(de)(de)(de)再一個塔(ta)架上(shang)安裝多個風(feng)(feng)輪(lun)(lun)(lun)(lun),以便在(zai)輸出(chu)功(gong)率一定的(de)(de)(de)條件下(xia)減少塔(ta)架的(de)(de)(de)成本(ben),還有(you)的(de)(de)(de)水平(ping)軸風(feng)(feng)力(li)發(fa)電機在(zai)風(feng)(feng)輪(lun)(lun)(lun)(lun)周圍產生漩渦,集(ji)中氣(qi)流,增加氣(qi)流速度。
2、垂直軸風力發電機
垂(chui)直軸風(feng)力(li)發電機在風(feng)向改變的時候無需對風(feng),在這點(dian)上相(xiang)對于水平軸風(feng)力(li)發電機是一大優勢(shi),它不(bu)僅(jin)使結構設(she)計簡化,而且也(ye)減少(shao)了(le)風(feng)輪(lun)對風(feng)時的陀螺(luo)力(li)。
利用(yong)阻力(li)旋轉的(de)(de)垂直軸風力(li)發電(dian)機有(you)幾種(zhong)類型,其中有(you)利用(yong)平(ping)板和(he)被子做成(cheng)的(de)(de)風輪(lun),這是(shi)一種(zhong)純阻力(li)裝置;S型風車,具(ju)有(you)部分升力(li),但主要(yao)還是(shi)阻力(li)裝置。這些裝置有(you)較大(da)的(de)(de)啟動力(li)矩,但尖速比(bi)低(di),在風輪(lun)尺(chi)寸、重(zhong)量和(he)成(cheng)本一定的(de)(de)情況下,提供的(de)(de)功(gong)率輸出低(di)。
三、風力發電的優點
1、清(qing)潔,環境效益好。
2、可再生(sheng),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,視覺(jue)污(wu)染。
2、占用大片土(tu)地。
3、不穩定,不可控。
4、目前成本仍然很高。
5、影響鳥類。