一、風力發(fā)電原理
把風的動能轉變成機械動能,,再把機械能轉化為電力動能,,這就是風力發(fā)電。風力發(fā)電的原理,是利用風力帶動風車葉片旋轉,,再透過增速機將旋轉的速度提升,,來促使發(fā)電機發(fā)電。依據(jù)目前的風車技術,,大約是每秒三米的微風速度(微風的程度),,便可以開始發(fā)電。風力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮,,因為風力發(fā)電不需要使用燃料,,也不會產生輻射或空氣污染。
風力發(fā)電所需要的裝置,,稱作風力發(fā)電機組,。這種風力發(fā)電機組,大體上可分風輪(包括尾舵),、發(fā)電機和鐵塔三部分,。(大型風力發(fā)電站基本上沒有尾舵,一般只有小型(包括家用型)才會擁有尾舵)
風輪是把風的動能轉變?yōu)闄C械能的重要部件,,它由兩只(或更多只)螺旋槳形的葉輪組成,。當風吹向漿葉時,槳葉上產生氣動力驅動風輪轉動,。槳葉的材料要求強度高,、重量輕,目前多用玻璃鋼或其它復合材料(如碳纖維)來制造,。(現(xiàn)在還有一些垂直風輪,,s型旋轉葉片等,其作用也與常規(guī)螺旋槳型葉片相同)
由于風輪的轉速比較低,,而且風力的大小和方向經常變化著,這又使轉速不穩(wěn)定,;所以,,在帶動發(fā)電機之前,還必須附加一個把轉速提高到發(fā)電機額定轉速的齒輪變速箱,,再加一個調速機構使轉速保持穩(wěn)定,,然后再聯(lián)接到發(fā)電機上。為保持風輪始終對準風向以獲得最大的功率,,還需在風輪的后面裝一個類似風向標的尾舵,。
鐵塔是支承風輪、尾舵和發(fā)電機的構架,。它一般修建得比較高,,為的是獲得較大的和較均勻的風力,又要有足夠的強度。鐵塔高度視地面障礙物對風速影響的情況,,以及風輪的直徑大小而定,,一般在6-20米范圍內。
發(fā)電機的作用,,是把由風輪得到的恒定轉速,,通過升速傳遞給發(fā)電機構均勻運轉,因而把機械能轉變?yōu)殡娔堋?/p>
二,、風力發(fā)電的種類
盡管品牌風力發(fā)電機多種多樣,,但歸納起來可分為兩類:①水平軸風力發(fā)電機,風輪的旋轉軸與風向平行,;②垂直軸風力發(fā)電機,,風輪的旋轉軸垂直于地面或者氣流方向。
1,、水平軸風力發(fā)電機
水平軸風力發(fā)電機科分為升力型和阻力型兩類,。升力型風力發(fā)電機旋轉速度快,阻力型旋轉速度慢,。對于風力發(fā)電,,多采用升力型水平軸風力發(fā)電機。大多數(shù)水平軸風力發(fā)電機具有對風裝置,,能隨風向改變而轉動,。對于小型風力發(fā)電機,這種對風裝置采用尾舵,,而對于大型的風力發(fā)電機,,則利用風向傳感元件以及伺服電機組成的傳動機構。
風力機的風輪在塔架前面的稱為上風向風力機,,風輪在塔架后面的則成為下風向風機,。水平軸風力發(fā)電機的式樣很多,有的具有反轉葉片的風輪,,有的再一個塔架上安裝多個風輪,,以便在輸出功率一定的條件下減少塔架的成本,還有的水平軸風力發(fā)電機在風輪周圍產生漩渦,,集中氣流,,增加氣流速度。
2,、垂直軸風力發(fā)電機
垂直軸風力發(fā)電機在風向改變的時候無需對風,,在這點上相對于水平軸風力發(fā)電機是一大優(yōu)勢,它不僅使結構設計簡化,,而且也減少了風輪對風時的陀螺力,。
利用阻力旋轉的垂直軸風力發(fā)電機有幾種類型,,其中有利用平板和被子做成的風輪,這是一種純阻力裝置,;S型風車,,具有部分升力,但主要還是阻力裝置,。這些裝置有較大的啟動力矩,,但尖速比低,在風輪尺寸,、重量和成本一定的情況下,,提供的功率輸出低。
三,、風力發(fā)電的優(yōu)點
1,、清潔,環(huán)境效益好,。
2,、可再生,,永不枯竭,。
3、基建周期短,。
4,、裝機規(guī)模靈活,。
四、風力發(fā)電的缺點
1,、噪聲,,視覺污染。
2,、占用大片土地,。
3、不穩(wěn)定,,不可控,。
4、目前成本仍然很高,。
5、影響鳥類,。