人类社会发展的历史与能源的开发和利用水平密切相关，每一次新型能源的开发都使人类经济的发展产生一次飞跃。在我们进入21世纪的今天，世界能源结构也正在孕育着重大的转变，即由矿物能源系统向以可再生能源为基础的可持续能源系统转变。所谓可再生能源就是取之不尽、用之不竭、与人类共存的能源。它包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等。在这众多的可再生能源中，目前发展最快、商业化最广泛、经济上最适用的，当数风力发电。
, y1 ]# s3 o+ _5 u+ M6 W
* t. f8 p" n1 X# A% @3 A一、 何谓风力发电! s2 T8 Z% f9 K
0 c$ L1 w+ x# a2 t$ `8 k9 T
1． 原理
8 M0 [# K0 ?+ ~; [' w7 }4 q3 w: j0 f& V& Z: N
风力发电的原理说起来非常简单，最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成，如图1所示。空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能, 从而推动叶轮旋转。如果将叶轮的转轴与发电机的转轴相连，就会带动发电机发出电来。孩童玩的纸质风车就是风力机的雏形，在它的轴上装个极微型的发电机就可发电。风力发电的原理这么简单，为什么仅到20世纪的中后期才获得应用呢？第一，常规发电还能满足需要，社会生产力水平不够高，还无法顾及降低环境污染和解决偏远地区的供电问题；第二，能够并网的风力发电机的设计与制造，只有现代高技术的出现才有可能。20世纪初期是造不出现代风力发电机的。那么，现代风力发电机是什么样呢？下面我们就介绍一下现代风机的结构与技术特点。
9 F' p' F: W9 p' h3 k# f( l
s1 c! w u) q2 x' J" B2． 现代风机
, ^. z4 o( E7 R. L" k9 c; F* V5 x: J6 ?$ t7 b7 o
图1所示的风力发电机发出的电时有时无，电压和频率不稳定，是没有实际应用价值的。一阵狂风吹来，风轮越转越快，系统就会被吹跨。为了解决这些问题，现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等，现代风机的示意如图图二所示。
& c) f0 \& x: G! b, U5 a4 x2 B+ H齿轮箱可以将很低的风轮转速（600千瓦的风机通常为27转/分）变为很高的发电机转速（通常为1500转/分）。同时也使得发电机易于控制，实现稳定的频率和电压输出。偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向。要知道，600千瓦的风机机舱总重20多吨，使这样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度。# c# E6 E3 ?+ F
# z# c. v; ^) X' t! B" ?4 H风机是有许多转动部件的。业已说明，机舱在水平面旋转，随时跟风。风轮沿水平轴旋转，以便产生动力。在变桨矩风机，组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转，以便适应不同的风况。在停机时，叶片尖部要甩出，以便形成阻尼。液压系统就是用于调节叶片桨矩、阻尼、停机、刹车等状态下使用。! \6 W! g: l, h/ f0 k* A0 P
, ? m9 M# j/ F3 S" l7 L
控制系统是现代风力发电机的神经中枢。现代风机是无人值守的。就600千瓦风机而言，一般在4米/秒左右的风速自动启动，在14米/秒左右发出额定功率。然后，随着风速的增加，一直控制在额定功率附近发电，直到风速达到25米/秒时自动停机。现代风机的存活风速为60-70米/秒，也就是说在这么大的风速下风机也不会被吹坏。要知道，通常所说的12级飓风，其风速范围也仅为32.7-36.9米/秒。风机的控制系统，要在这样恶劣的条件下，根据风速、风向对系统加以控制，在稳定的电压和频率下运行，自动地并网和脱网。并监视齿轮箱、发电机的运行温度，液压系统的油压，对出现的任何异常进行报警，必要时自动停机。
8 Y( [0 y. h5 K$ p6 a) r( y6 B+ a$ P3 m* C$ i H
3． 风力发电场/ T: b6 w; E. s; Z. M; o
4 ?; r4 a" g! a; s现代大型风力发电机，单台容量一般为600-1000千瓦。目前国际上研制的超大型风力发电机单机容量也只为6MW。对于一个大型发电场来说，其容量还是很小的。因此，我们一般将十几台或几十台风力发电机组成一个风电场。这样既形成一个强大的供电体系，也便于管理，实现远程监控。同时，也降低了安装、运行和维护的成本。图3为山东长岛风力发电场一角。04图 好像不太实用你这个 风能转换成的动能液力传输 总阀控制 驱动 液压从动马达带动 发电机组的 地方法 不适用 理由 ： 1.液压元件 有寿命 并且 过夏 就降低性能维修很麻烦! Y2 m' i$ O; v, k. x" z( g
2.管道存在阻力 损失动能能量 3 .控制阀的控制靠风力传感和管道内的压力传感 4.并网发电 不现实1 X u' \; o6 v+ w
: z) B6 E; r% y; y: _[ 本帖最后由 心中的承诺 于 2008-6-7 10:11 编辑 ] |
发表于 2008-6-7 09:47:18
