
風力發電所需要的裝置,稱作風力發電機組。這種風力發電機組,大體(ti) 上可分風輪(包括尾舵)、發電機和鐵塔三部分。(大型風力發電站基本上沒有尾舵,一般隻有小型(包括家用型)才會(hui) 擁有尾舵)
風輪是把風的動能轉變為(wei) 機械能的重要部件,它由兩(liang) 隻(或更多隻)螺旋槳形的葉輪組成。當風吹向漿葉時,槳葉上產(chan) 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複合材料(如碳纖維)來製造。(現在還有一些垂直風輪,s型旋轉葉片等,其作用也與(yu) 常規螺旋槳型葉片相同)
由於(yu) 風輪的轉速比較低,而且風力的大小和方向經常變化著,這又使轉速不穩定;所以,在帶動發電機之前,還必須附加一個(ge) 把轉速提高到發電機額定轉速的齒輪變速箱,再加一個(ge) 調速機構使轉速保持穩定,然後再聯接到發電機上。為(wei) 保持風輪始終對準風向以獲得最大的功率,還需在風輪的後麵裝一個(ge) 類似風向標的尾舵。
鐵塔是支承風輪、尾舵和發電機的構架。它一般修建得比較高,為(wei) 的是獲得較大的和較均勻的風力,又要有足夠的強度。鐵塔高度視地麵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米範圍內(nei) 。
發電機的作用,是把由風輪得到的恒定轉速,通過升速傳(chuan) 遞給發電機構均勻運轉,因而把機械能轉變為(wei) 電能。
風力發電在芬蘭(lan) 、丹麥等國家很流行;中國也在西部地區大力提倡。小型風力發電係統效率很高,但它不是隻由一個(ge) 發電機頭組成的,而是一個(ge) 有一定科技含量的小係統:風力發電機+充電器+數字逆變器。風力發電機由機頭、轉體(ti) 、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要,各部分功能為(wei) :葉片用來接受風力並通過機頭轉為(wei) 電能;尾翼使葉片始終對著來風的方向從(cong) 而獲得最大的風能;轉體(ti) 能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的功能;機頭的轉子是永磁體(ti) ,定子繞組切割磁力線產(chan) 生電能。
一般說來,三級風就有利用的價(jia) 值。但從(cong) 經濟合理的角度出發,風速大於(yu) 每秒4米才適宜於(yu) 發電。據測定,一台55千瓦的風力發電機組,當風速為(wei) 每秒9.5米時,機組的輸出功率為(wei) 55千瓦;當風速每秒8米時,功率為(wei) 38千瓦;風速每秒6米時,隻有16千瓦;而風速每秒5米時,僅(jin) 為(wei) 9.5千瓦。可見風力愈大,經濟效益也愈大。
在我國,現在已有不少成功的中、小型風力發電裝置在運轉。
我國的風力資源極為(wei) 豐(feng) 富,絕大多數地區的平均風速都在每秒3米以上,特別是東(dong) 北、西北、西南高原和沿海島嶼,平均風速更大;有的地方,一年三分之一以上的時間都是大風天。在這些地區,發展風力發電是很有前途的
風力發電機因風量不穩定,故其輸出的是13~25V變化的交流電,須經充電器整流,再對蓄電瓶充電,使風力發電機產(chan) 生的電能變成化學能。然後用有保護電路的逆變電源,把電瓶裏的化學能轉變成交流220V市電,才能保證穩定使用。
通常人們(men) 認為(wei) ,風力發電的功率完全由風力發電機的功率決(jue) 定,總想選購大一點的風力發電機,而這是不正確的。目前的風力發電機隻是給電瓶充電,而由電瓶把電能貯存起來,人們(men) 最終使用電功率的大小與(yu) 電瓶大小有更密切的關(guan) 係。功率的大小更主要取決(jue) 於(yu) 風量的大小,而不僅(jin) 是機頭功率的大小。在內(nei) 地,小的風力發電機會(hui) 比大的更合適。因為(wei) 它更容易被小風量帶動而發電,持續不斷的小風,會(hui) 比一時狂風更能供給較大的能量。當無風時人們(men) 還可以正常使用風力帶來的電能,也就是說一台200W風力發電機也可以通過大電瓶與(yu) 逆變器的配合使用,獲得500W甚至1000W乃至更大的功率輸出。
使用風力發電機,就是源源不斷地把風能變成我們(men) 家庭使用的標準市電,其節約的程度是明顯的,一個(ge) 家庭一年的用電隻需20元電瓶液的代價(jia) 。而現在的風力發電機比幾年前的性能有很大改進,以前隻是在少數邊遠地區使用,風力發電機接一個(ge) 15W的燈泡直接用電,一明一暗並會(hui) 經常損壞燈泡。而現在由於(yu) 技術進步,采用先進的充電器、逆變器,風力發電成為(wei) 有一定科技含量的小係統,並能在一定條件下代替正常的市電。
山區可以借此係統做一個(ge) 常年不花錢的路燈;高速公路可用它做夜晚的路標燈;山區的孩子可以在日光燈下晚自習(xi) ;城市小高層樓頂也可用風力電機,這不但節約而且是真正綠色電源。家庭用風力發電機,不但可以防止停電,而且還能增加生活情趣。在旅遊景區、邊防、學校、部隊乃至落後的山區,風力發電機正在成為(wei) 人們(men) 的采購熱點。無線電愛好者可用自己的技術在風力發電方麵為(wei) 山區人民服務,使人們(men) 看電視及照明用電與(yu) 城市同步,也能使自己勞動致富。
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