人類社會發展的歷史與能源的開發和利用水平密切相關，每一次新型能源的開發都使人類經濟的發展產生一次飛躍。在我們進入21世紀的今天，世界能源結構也正在孕育著重大的轉變，即由礦物能源系統向以可再生能源為基礎的可持續能源系統轉變。所謂可再生能源就是取之不盡、用之不竭、與人類共存的能源。它包括太陽能、風能、生物質能、地熱能、海洋能等。在這眾多的可再生能源中，目前發展最快、商業化最廣泛、經濟上最適用的，當數風力發電。
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一、 何謂風力發電; I: J" y+ N) u ]4 b8 @
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1． 原理
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風力發電的原理說起來非常簡單，最簡單的風力發電機可由葉輪和發電機兩部分構成，如圖1所示。空氣流動的動能作用在葉輪上，將動能轉換成機械能, 從而推動葉輪旋轉。如果將葉輪的轉軸與發電機的轉軸相連，就會帶動發電機發出電來。孩童玩的紙質風車就是風力機的雛形，在它的軸上裝個極微型的發電機就可發電。風力發電的原理這么簡單，為什么僅到20世紀的中后期才獲得應用呢？第一，常規發電還能滿足需要，社會生產力水平不夠高，還無法顧及降低環境污染和解決偏遠地區的供電問題；第二，能夠并網的風力發電機的設計與制造，只有現代高技術的出現才有可能。20世紀初期是造不出現代風力發電機的。那么，現代風力發電機是什么樣呢？下面我們就介紹一下現代風機的結構與技術特點。9 a3 Z! N X2 Y* p2 i4 s
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2． 現代風機
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( m, ~& m; n' [# [" ~1 D( J圖1所示的風力發電機發出的電時有時無，電壓和頻率不穩定，是沒有實際應用價值的。一陣狂風吹來，風輪越轉越快，系統就會被吹跨。為了解決這些問題，現代風機增加了齒輪箱、偏航系統、液壓系統、剎車系統和控制系統等，現代風機的示意如圖圖二所示。% Q+ }- o7 c$ e0 T5 j% Z
齒輪箱可以將很低的風輪轉速（600千瓦的風機通常為27轉/分）變為很高的發電機轉速（通常為1500轉/分）。同時也使得發電機易于控制，實現穩定的頻率和電壓輸出。偏航系統可以使風輪掃掠面積總是垂直于主風向。要知道，600千瓦的風機機艙總重20多噸，使這樣一個系統隨時對準主風向也有相當的技術難度。, G: b9 s$ t$ V
8 ]7 F" ?7 j. `8 T* y1 X+ u風機是有許多轉動部件的。業已說明，機艙在水平面旋轉，隨時跟風。風輪沿水平軸旋轉，以便產生動力。在變槳矩風機，組成風輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉，以便適應不同的風況。在停機時，葉片尖部要甩出，以便形成阻尼。液壓系統就是用于調節葉片槳矩、阻尼、停機、剎車等狀態下使用。 Q ~0 p" ]5 z3 }' a
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控制系統是現代風力發電機的神經中樞。現代風機是無人值守的。就600千瓦風機而言，一般在4米/秒左右的風速自動啟動，在14米/秒左右發出額定功率。然后，隨著風速的增加，一直控制在額定功率附近發電，直到風速達到25米/秒時自動停機。現代風機的存活風速為60-70米/秒，也就是說在這么大的風速下風機也不會被吹壞。要知道，通常所說的12級颶風，其風速范圍也僅為32.7-36.9米/秒。風機的控制系統，要在這樣惡劣的條件下，根據風速、風向對系統加以控制，在穩定的電壓和頻率下運行，自動地并網和脫網。并監視齒輪箱、發電機的運行溫度，液壓系統的油壓，對出現的任何異常進行報警，必要時自動停機。$ G/ M. {! n) Q) o1 v' y
/ R9 a; p. c5 a, p. Z; y, }3． 風力發電場8 j5 J+ U% ^4 i
! V6 w! e* h3 x, ]現代大型風力發電機，單臺容量一般為600-1000千瓦。目前國際上研制的超大型風力發電機單機容量也只為6MW。對于一個大型發電場來說，其容量還是很小的。因此，我們一般將十幾臺或幾十臺風力發電機組成一個風電場。這樣既形成一個強大的供電體系，也便于管理，實現遠程監控。同時，也降低了安裝、運行和維護的成本。圖3為山東長島風力發電場一角。04圖 好像不太實用你這個 風能轉換成的動能液力傳輸 總閥控制 驅動 液壓從動馬達帶動 發電機組的 地方法 不適用 理由 ： 1.液壓元件 有壽命 并且 過夏 就降低性能維修很麻煩8 F+ G/ }6 p) z, j7 p
2.管道存在阻力 損失動能能量 3 .控制閥的控制靠風力傳感和管道內的壓力傳感 4.并網發電 不現實
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[ 本帖最后由 心中的承諾 于 2008-6-7 10:11 編輯 ] |
發表于 2008-6-7 09:47:18
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