现代节能技术之风力发电作业
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风能发电节能减排之道随着全球环境问题的日益严重,人们对可再生能源的需求也越来越迫切。
在众多的可再生能源中,风能由于其广泛分布和持续性成为了备受关注的焦点。
风能发电作为一种清洁、可再生、无污染的能源形式,被广泛应用于解决能源需求问题和减少温室气体排放。
本文将探讨风能发电的节能减排之道。
一、风能发电的原理和技术风能发电利用风力驱动风轮旋转,经由发电机产生电能。
其核心是利用风轮转动的力量将机械能转换为电能。
风能发电的主要设备包括风轮、塔架、变速器、发电机等。
风轮是风能发电的关键组成部分,其通常由数个叶片和轴组成。
当风经过风轮时,风的动能被转化为机械能,驱动发电机工作。
塔架用于支撑风轮和使其达到更高的高度,以便可以捕捉到更强的风力资源。
变速器是将低速旋转的风轮转换成高速旋转的发电机所需的设备。
发电机则通过风轮的旋转产生电能。
二、风能发电的优势1. 清洁无污染:风能发电是一种清洁无污染的能源形式。
相比化石燃料发电,它不会产生二氧化碳、二氧化硫等有害气体的排放,对环境没有污染。
2. 可再生性:风能是一种可再生能源,大自然中的风源是无限的。
利用风能发电不会消耗自然资源,具有可持续性。
3. 资源广泛分布:风能资源遍布全球各地,尤其是沿海和高海拔地区。
利用风能发电可以避免对地表和生态环境的破坏,充分利用地球资源。
三、风能发电的节能减排效益风能发电在能源领域扮演着重要的角色,对于节能减排具有显著效益。
1. 节约传统能源资源:传统的能源资源如煤炭、石油等储量有限,且开采和利用过程中对环境的破坏性大。
风能发电作为一种可再生能源,不仅可以减少对传统能源的依赖,还能够节约能源资源。
2. 减少温室气体排放:化石燃料的燃烧是温室气体的主要来源之一,对于全球气候变化产生重大影响。
相比化石燃料发电,风能发电不产生任何温室气体排放,可以有效地减少温室气体的释放,降低全球暖化潜在风险。
3. 推动能源结构转型:风能发电是清洁能源的重要组成部分,其发展和利用将推动能源结构转型,实现由传统化石燃料向清洁能源的转变。
新型绿色节能技术在建筑工程施工中的应用方法随着人们对环境保护的认识不断提高,对建筑工程的绿色节能要求也越来越高。
新型绿色节能技术的应用是建筑工程施工中的重要环节,可以有效降低能源消耗、减少环境污染。
本文将介绍几种新型绿色节能技术在建筑工程施工中的应用方法。
1. 太阳能利用太阳能是一种无限源,使用太阳能作为建筑能源可以大大减少对传统能源的依赖。
在建筑工程施工中,可以采用太阳能光伏发电技术,将太阳能转化为电能供给建筑使用。
可以使用太阳能热水系统,利用太阳能将水加热供给建筑使用,减少对传统燃气或电能的需求。
在建筑设计中,可以合理安排建筑外墙的朝向和窗户的位置,最大限度地利用太阳能。
2. 风能利用风能是一种潜在的绿色能源,可以通过风力发电技术转化为电能。
在建筑工程施工中,可以在建筑顶部或周围设置风力发电装置,利用风能发电。
在建筑设计中,可以合理设置窗户和通风口,利用自然风力实现建筑内部空气的流通,减少对人工通风设备的需求。
3. LED照明技术传统的照明设备一般采用白炽灯或荧光灯,能效较低且易产生光污染。
而LED照明技术则具有高效节能、寿命长、色彩丰富等优点。
在建筑工程施工中,可以使用LED照明设备代替传统照明设备。
通过合理安排照明点位和设计照明控制系统,可以实现照明的智能控制,提高照明效果的同时减少能源消耗。
4. 高效隔热材料隔热材料是建筑工程中的重要组成部分,可以有效减少热量传递,提高建筑的保温性能。
在建筑工程施工中,可以使用高效隔热材料,如岩棉、聚苯板等。
通过合理选择和安装隔热材料,可以减少建筑内外热量的交换,达到节能的目的。
5. 智能建筑管理系统智能建筑管理系统是一种集成化的管理系统,可以实时监测建筑的能源消耗、水电情况等,通过智能控制实现节能节水。
在建筑工程施工中,可以在建筑内安装传感器、智能控制设备等,将建筑各个系统互相联网,实现对建筑能源消耗的实时监测和控制。
新型绿色节能技术在建筑工程施工中的应用方法包括太阳能利用、风能利用、LED照明技术、高效隔热材料和智能建筑管理系统等。
优化风力发电节能方案优化风力发电节能方案风力发电是一种可再生能源,被广泛应用于各个国家的能源转型中。
然而,为了更好地利用风力发电,有必要采取一些优化措施来提高其效率并节省能源。
下面将逐步介绍风力发电的优化节能方案。
第一步,选择优质的风力发电场址。
风力资源是决定风力发电效率的关键因素之一。
因此,在选择风力发电场址时,应该考虑到地形、海洋环境、风速和风向等因素。
优质的风力资源可以提高发电的效率,从而减少能源浪费。
第二步,使用先进的风力发电设备。
随着技术的不断进步,风力发电设备也在不断更新。
新一代的风力发电机组具有更高的转换效率和更低的能耗。
因此,在选择风力发电设备时,应该优先考虑那些能够有效利用风能并减少能耗的设备。
第三步,优化风力发电机组的布局。
合理的风力发电机组布局可以最大程度地利用风能。
一般来说,风力发电机组之间的间距应适当,以避免机组之间的相互遮挡,从而减少能量损失。
此外,还应注意布局与地形的匹配,以便更好地捕捉到风能。
第四步,实施定期的维护和检修工作。
风力发电机组在长期运行过程中会面临各种各样的问题,如机械故障、叶片磨损等。
定期的维护和检修工作可以保证风力发电机组的正常运行,减少能源的浪费。
同时,定期的检测和监测工作也可以及时发现潜在问题,并采取相应的措施加以解决。
第五步,合理利用风能发电的副产品。
风能发电产生的副产品主要是风力浪费热、风力湍动和风力噪声等。
这些副产品可以通过适当的利用转化为其他能源形式,如热能、声能等。
例如,可以利用风力浪费热进行供暖,减少对传统能源的依赖。
综上所述,通过选择优质的场址、使用先进的设备、优化布局、定期维护和合理利用副产品等措施,可以有效地优化风力发电,提高其效率并节省能源。
随着技术的不断创新和进步,相信未来的风力发电将发挥更重要的作用,为人类提供更清洁、可持续的能源。
风力发电的原理和应用风力发电,顾名思义,是利用风力产生电能的一种发电方式。
在现代社会,随着对可再生能源的需求不断增加,风力发电也成为了一种越来越重要的能源。
本文将介绍风力发电的原理、应用和未来的发展趋势。
一、风力发电的原理风力发电的基本原理很简单,就是利用风轮(也称为风机)旋转发电。
当风流过风轮时,将推动风轮转动,风轮通过传动系统带动发电机旋转,发电机则将机械能转换为电能输出。
其中,风轮是由叶片和轴组成的,叶片是承受风力的部分。
叶片的形状、数量和大小等因素将影响风轮的转速和转动效率。
虽然风力发电的原理很简单,但实现起来却不容易。
首先,风轮需要在合适的风速下才能转动产生电能,而风力的大小和方向又会随着气象条件的变化而不断变化。
因此,选址成为了风电站建设中的重要因素,一般会选择海拔高、风力稳定的地区来建立风电站。
另外,为了提高风力发电的效率,还需要在设计阶段考虑风轮的材质、结构和设计等方面的因素。
二、风力发电的应用风力发电作为一种清洁能源,被广泛应用于全球各个国家和地区。
根据国际能源署的数据,截至2019年底,全球风力发电的总装机容量已经超过了6.32亿千瓦,占全球电力供应的5%。
其中,中国、美国和德国是全球三大风力发电大国。
风力发电在能源领域的应用主要分为两个方面:一是大规模的商业化利用,另外一个是小规模的分布式利用。
大规模的商业化利用通常指的是建立风电站来大规模地利用风力发电。
风电站可以有不同的容量,从几百千瓦到几十兆瓦不等。
风电站的建设需要考虑很多因素,如选址、设备采购和调试等。
但是,在商业化利用中,由于需要建设大型的风电站,需要投入巨大的成本,并且存在地域和季节限制。
小规模的分布式利用则是将风力发电技术应用于家庭、企业和社区等小规模场景中。
一般通过安装风力发电设备,如小型风轮或风能发电机组,在小规模的场景中产生清洁的电力。
分布式利用具有灵活性、可持续性和可控性等优点,并且适合于人口分散的区域。
建筑工程中的风力发电技术随着全球能源危机的日益严重,人们对可再生能源的需求也在不断增加。
风力发电作为一种环保、可再生的能源形式,逐渐在建筑工程中得到广泛应用。
本文将重点探讨建筑工程中的风力发电技术。
一、风力发电的基本原理风力发电是利用风能将其转化为机械能,进而转化为电能的过程。
在建筑工程中,通常采用垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机两种方式进行发电。
垂直轴风力发电机适用于城市综合楼群、高层建筑等场所,而水平轴风力发电机则适用于大型建筑物、桥梁和高速公路等场所。
二、建筑结构中的风力发电技术1. 建筑立面风力发电建筑的立面可以被设计成具有风力发电功能。
例如,可以在建筑的外墙表面安装风力发电扇叶,利用风的流动产生转动来发电。
这种技术不仅实用,而且可以提高建筑外观的美观度。
2. 屋顶风力发电在建筑的屋顶上安装风力发电装置,利用屋顶高处的风速较高的优势,将风能转换为电能。
这种方式适用于平屋顶、斜屋顶等不同类型的建筑,可以有效利用建筑的纵深空间。
3. 停车场风力发电建筑工程中的停车场通常都需要投入大量的电力来供应照明、通风等设备的使用。
可以在停车场的柱子上安装风力发电装置,利用停车场周围的风速来发电,为停车场提供一部分电力支持,减轻电力供给负担。
三、建筑中的风力发电装置与结构设计1. 资源评估和风能计算在设计建筑时,应首先进行风能资源评估和风能计算。
通过测量目标建筑周围的风速、风向等信息,可以准确评估建筑所处环境中的风能资源,进而确定合适的风力发电装置和结构设计。
2. 稳定性与安全性考虑建筑中的风力发电装置必须考虑稳定性和安全性。
尤其是在高层建筑中,装置的稳定性对于防止倾斜和抗风能力至关重要。
因此,在设计和安装风力发电装置时,必须充分考虑结构的稳定性和使用安全。
3. 系统集成与管理建筑中的风力发电系统必须与建筑的其他系统进行集成和管理。
例如,可以将风力发电系统与建筑的电力网络相连,以实现发电和电能的存储和分配。
风力发电技术的应用摘要:风力发电是利用风能来进行发电的一种方式,其有着诸多的优势,如节能、可再生、环保等,成为现阶段新能源发电研究的重点课题。
所以,现阶段研究风力发电技术,发展风力发电事业,成为现阶段社会经济持续发展的必然选择,需要得到高度重视。
关键词:风力发电;技术;应用引言通过运用风力发电技术可以为人们提供充足的电能,使能源危机问题得到有效缓解。
在风力发电过程中,为了进一步保证风力发电的质量和效率,需要对电气控制技术进行合理应用,从而使风力发电手段得到优化,维持风力发电系统的安全稳定运行,进一步提升风力发电的效益。
1风力发电技术概述及现状分析1.1风力发电技术概述从各种重要资源的储备上来看,风能资源储备特别高,同自然资源对比明显,为全国自然资源储备的近10倍。
而利用大风发电,则一般是将大风能量转换为驱使电机的机械力,再经过发电厂完成能量转变,从而生成的电量。
技术的应用分析方法一般是:(1)风机种类。
一般根据装机容量指标加以分类,一般包括中小型机、中型机、较大型机,还有特殊型机。
通常,风机的体积越大,其桨叶的直径也就大。
而按照风力速度指标,可以精细地分为恒速机、变速机,或者多态定速机。
(2)装置的结构与功能解析。
运转的风力发电机组,组成结构包含风轮、机舱、塔筒和基础部分。
运转的风轮中学,组成结构包含叶片和变桨机构等。
叶片的形态如何,关系到风能的吸收多少。
工作中,当风机速度如果超过切出风力,则经过调节转动状态的叶尖,就能够进行气动制动。
(3)风机控制方法。
目前常用的并网发电机,种类分为双馈机、双速异步机及其自变速的风力发电机。
新的并网技术,引进了模糊控制技术,可以有效调节转速或者输出功率。
同时运用神经网络,对桨距角加以限制,从而预知了风轮气动特性,有着不错的效果。
当风电场达到并网工作条件后,吸收无功,为提高工作效率,给风电场配备SVC和其他无功补偿装置,降低由于输入能量造成的设备振动现象,改善设备工作状况。
三年级风力发电小制作科技论文。
风力发电是一项绿色清洁、无污染的新能源发电技术,它在发电性能和可投资性上都具有优势,这使得它成为当今几乎被全球认可的新能源发电技术之一。
虽然风力发电有许多优势,如节能环保、连续发电等,但也存在一些困难,影响风力发电的稳定性,使得风力发电受到一定的限制。
例如,风力发电无法准确预测,在小规模上实施风力发电受到环境噪音和局部污染影响,投资对于小型电站来说也是一个问题。
为了适应这种情况,小型风力发电站的规模被不断缩小,技术和生产过程的改进已成为当前风力发电发展的主流。
目前,小型风力发电站被应用在发电、气象研究、自然灾害预测、深海作业等领域,也可以学习、娱乐和观光。
进一步看来,小型风力发电站建设的关键是技术发展,用以缩小零件重量和尺寸,提高风能利用率和提高系统能量转换效率。
此外,采用高效耐用的电子控制技术,并与传感器相结合,可以实现精确控制,从而缩短发电站建设周期,降低开发成本,增加可投资性。
综上所述,小型风力发电站的发展具有重大意义,通过技术研发和改进,使风力发电技术得到更好的发展,为可再生能源行业做出贡献,为世界提供更清洁、更环保的能源组合。
《能源的利用方式》作业设计方案一、作业设计背景能源是人类社会发展的重要物质基础,其利用方式的不断演进推动着人类文明的进步。
在当今世界,能源问题日益受到关注,了解能源的利用方式对于学生树立正确的能源观念、培养节能环保意识具有重要意义。
二、作业设计目标1、让学生了解常见的能源类型,如化石能源、可再生能源等。
2、帮助学生掌握不同能源的利用方式及其原理。
3、引导学生分析各种能源利用方式的优缺点。
4、培养学生的创新思维和实践能力,鼓励学生探索新能源的利用可能性。
5、增强学生的节能环保意识,促使学生在日常生活中养成合理利用能源的习惯。
三、作业内容(一)知识梳理1、要求学生通过查阅资料、观看视频等方式,了解常见能源的类型,包括煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水能、核能等,并整理成表格,表格内容包括能源名称、来源、特点等。
2、让学生学习不同能源的利用方式,例如煤炭主要用于燃烧发电、石油用于交通运输和化工生产、太阳能通过光伏板转化为电能等。
(二)案例分析1、给学生提供一些实际的能源利用案例,如某地区的风力发电场、太阳能热水器的普及情况等。
2、要求学生分析这些案例中能源利用方式的优点和存在的问题,并提出改进建议。
(三)实验探究1、设计一些简单的能源利用实验,如制作太阳能小车、水力发电模型等。
2、让学生通过实验操作,亲身体验能源的转化过程,加深对能源利用方式的理解。
(四)创意设计1、鼓励学生发挥想象力,设计一种新的能源利用方式或改进现有的能源利用设备。
2、要求学生画出设计图,并附上文字说明,阐述其工作原理和优势。
(五)调查研究1、安排学生对自己所在社区或学校的能源使用情况进行调查,包括能源种类、消耗数量、节能措施等。
2、让学生根据调查结果,撰写一份能源使用报告,并提出合理的节能建议。
四、作业形式1、书面作业:包括知识梳理的表格填写、案例分析的报告撰写、创意设计的图纸和说明等。
2、实践作业:如实验探究、调查研究等,要求学生以照片、视频或实物等形式展示成果。
风力发电技术在建筑节能中的应用研究随着全球气候变化的加剧和能源需求的不断增长,寻找可再生能源的新途径变得越来越重要。
在这方面,风力发电技术显得尤为突出。
风力发电技术以其清洁、可再生、高效的特点,成为绿色能源的重要候选者,被广泛应用于建筑节能领域。
本文将探讨风力发电技术在建筑节能中的应用以及相关的研究进展。
首先,风力发电技术在建筑节能中的应用主要体现在两个方面:一是将风力发电系统直接集成到建筑结构中,通过利用建筑本身的风能收集电能;二是利用建筑与周围环境之间的气流互动,通过改变建筑外形和构造,在建筑表面和附属设施上收集和利用风能。
这两种方式结合起来,可以最大程度地提高建筑节能效果。
在将风力发电系统集成到建筑结构中的方式中,一种最常见的做法是在建筑的高处安装风力涡轮机。
风力涡轮机可以通过捕捉到的风能转化为电能,为建筑提供电力。
此外,一些新型的建筑设计中也采用了垂直轴风力涡轮机,将其集成到建筑外墙或屋顶上。
这种方式能够更好地适应建筑的结构,同时还可以提供更好的建筑外观。
通过将风力发电系统直接集成到建筑中,不仅可以为建筑带来可再生的电力资源,还能够减少对传统能源的依赖,从而降低建筑的能耗和碳排放。
除了直接集成风力发电系统,改变建筑外形和构造以利用气流也是一种创新的方式。
例如,在建筑物中添加风道、天窗、气流装置等设施,可以利用自然气流引导室内空气流动,提高建筑的通风和空调效果。
同时,这些设施还可以收集和利用风能,将其转化为电能。
此外,一些新型建筑材料也通过表面设计和纹理改变来引导气流流动,从而减少建筑的能耗。
为了研究风力发电技术在建筑节能中的应用,许多学者和研究机构进行了大量的研究工作。
其中一项研究通过数值模拟方法分析了建筑外形对风力利用效果的影响。
研究结果表明,优化建筑外形可以提高风力利用效率,从而减少建筑的能耗。
另一项研究则通过实地测试,评估了将风力发电系统与建筑结合使用的可行性和效果。
结果显示,在适当的设计和安装条件下,风力发电系统可以有效地为建筑提供电力,减少对传统能源的依赖。
建筑节能施工方案风能利用在建筑中的应用节能是当前建筑领域的一个重要课题,随着人们对环保意识的提升和能源资源的日益紧缺,建筑节能成为了建筑设计和施工中必须要考虑的一个方面。
风能是一种广泛存在且可再生的能源资源,其在建筑中的应用可以发挥重要的节能效果。
本文将探讨风能在建筑节能方案中的应用,并介绍相关的施工技术和措施。
一、风能在建筑中的利用方式1. 风能发电系统风能发电系统是将风能转化为电能的一种方式,可以应用于建筑中的电力供应。
传统的风力发电机通常是大型的机组,不适合安装在常规的建筑物上。
然而,随着技术的发展,现代建筑设计中已经出现了一些针对小型建筑的风能发电系统。
例如,可以通过在建筑顶部安装小型风力发电机,通过捕捉和利用建筑物周围的气流来产生电能,以满足建筑内部的部分用电需求。
2. 自然通风系统自然通风是利用建筑物周围的自然气流来实现室内空气的循环和通风的一种方式。
通过设计建筑物的窗户、门窗等开口,合理布置建筑的布局,可以利用风力来实现室内空气的流通和排放。
这种方式不仅可以减少对机械通风设备的依赖,还可以降低能耗和碳排放。
3. 风能照明系统风能照明系统是将风能转化为电能,并用于建筑内部的照明设备。
通过安装风力发电机和储能设备,可以在风能充足的时候向建筑内部供电,提供所需的照明。
这样不仅可以减少对传统电力供应的依赖,还可以实现绿色环保的照明效果。
二、风能在建筑节能施工方案中的应用措施1. 建筑外立面设计在建筑外立面的设计中,可以考虑利用风能进行能量回收。
例如,通过在建筑外墙安装风能收集装置,可以将风力转化为电能或其他形式的能量供应建筑内部的设备。
2. 通风系统的改进对于现有建筑,可以通过改进通风系统,提高自然通风的效果。
例如,可以增加或优化建筑物的窗户和通风口,增加自然气流的进出口,提高通风效果,减少对机械通风设备的依赖。
3. 绿色屋顶的应用绿色屋顶是一种在建筑屋顶上种植植物的设计方式。
这种设计不仅可以增加建筑的美观性,还可以利用植物的生长来调节室内温度和空气湿度,减少空调设备的使用频率,进而达到节能的效果。
摘要“全球的经济,实际上像一个大飞机场。
已经很嘈杂了,也超过负荷。
所以需要更多的引擎,更多的发动机……”就像前美国副国务卿的话,下一个风暴可能就是能源危机。
面临着能源短缺,目前,各国除了依赖核能的安全开发外,也极力的开发新能源、可再生能源、包括风能等等环保新能源。
由于在地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同,因而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动,即形成风。
风能,地球表面大量空气流动所产生的动能。
因为风力发电不需要使用燃料,也不会产生辐射或空气污染,是一种清洁的可再生能源。
世界上形成一股风力发电的热潮,越来越受到世界各国的重视。
其蕴量巨大,全球的风能约为2.74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
因此,国内外都很重视利用风力来发电,开发新能源。
风力发电,一个既陈旧又新颖的话题,各界的重视、投入推动了技术的不断革新。
至今,中国甚至世界的风力发电已走上一个高度,一定程度上有效地减轻了庞大需求能源的负担,但是要想能摆脱源需求的枷锁,在这条开发新能源,探索更加高效利用风力、太阳能的方法技术的路上,整个世界将继续走下去。
关键字:现代节能风力发电轮机种类发展前景图表1瑞典奥兰岛的风车风力发电的历史风力发电是将风所蕴含的动能转换成电能的工程技术;以风力作为动力,带动发电机将风能转化为电能。
风是一种潜力很大的新能源。
在十八世纪初,横扫英法两国的一次狂暴大风,吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船,并有数千人受到伤害,二十五万株大树连根拔起。
仅就拔树一事而论,风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦;一马力等于0.75千瓦)的功率!利用风力发电的尝试,早在二十世纪初就已经开始了。
三十年代,丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术,成功地研制了一些小型风力发电装置。
这种小型风力发电机,广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用,它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。
不过,当时的发电量较低,大都在5千瓦以下。
1978年1月,美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的200千瓦风力发电机,其叶片直径为38米,发电量足够60户居民用电。
而1979年上半年,美国在北卡罗来纳州的蓝岭山,又建成了一座世界上最大的发电用的风车。
这个风车有十层楼高,风车钢叶片的直径60米;叶片安装在一个塔型建筑物上,因此风车可自由转动并从任何一个方向获得电力;风力时速在38公里以上时,发电能力也可达2000千瓦。
由于这个丘陵地区的平均风力时速只有29公里,因此风车不能全部运动。
据估计,即使全年只有一半时间运转,它就能够满足北卡罗来纳州七个县1%到2%的用电需要。
风力发电的原理及风车的组成风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。
依据目前的风车技术,大约是每秒三米的微风速度,便可以开始发电。
风力发电所需要的装置,称作风力发电机组。
这种风力发电机组,大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。
(大型风力发电站基本上没有尾舵,一般只有小型才会拥有尾舵)风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件,它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。
当风吹向浆叶时,桨叶上产生气动力驱动风轮转动。
桨叶的材料要求强度高、重量轻,目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造(现在还有一些垂直风轮,s型旋转叶片等,其作用也与常规螺旋桨型叶片相同)。
由于风轮的转速比较低,而且风力的大小和方向经常变化着,这又使转速不稳定;所以,在带动发电机之前,还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱,再加一个调速机构使转速保持稳定,然后再联接到发电机上。
为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率,还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。
铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。
它一般修建得比较高,为的是获得较大的和较均匀的风力,又要有足够的强度。
铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况,以及风轮的直径大小而定,一般在6-20米范围内。
发电机的作用,是把由风轮得到的恒定转速,通过升速传递给发电机构均匀运转,因而把机械能转变为电能。
风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;中国也在西部地区大力提倡。
小型风力发电系统效率很高,但它不是只由一个发电机头组成的,而是一个有一定科技含量的小系统:风力发电机+充电器+数字逆变器。
风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。
每一部分都很重要,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。
一般说来,三级风就有利用的价值。
但从经济合理的角度出发,风速大于每秒4米才适宜于发电。
据测定,一台55千瓦的风力发电机组,当风速为每秒9.5米时,机组的输出功率为55千瓦;当风速每秒8米时,功率为38千瓦;风速每秒6米时,只有16千瓦;而风速每秒5米时,仅为9.5千瓦。
可见风力愈大,经济效益也愈大。
风力发电的输出风力发电机因风量不稳定,故其输出的是13~25V变化的交流电,须经充电器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学能。
然后用有保护电路的逆变电源,把电瓶里的化学能转变成交流220V市电,才能保证稳定使用。
通常人们认为,风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定。
目前的风力发电机只是给电瓶充电,而由电瓶把电能贮存起来,人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。
功率的大小更主要取决于风量的大小,而不仅是机头功率的大小。
在内地,小的风力发电机会比大的更合适。
因为它更容易被小风量带动而发电,持续不断的小风,会比一时狂风更能供给较大的能量。
当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能,也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用,获得500W甚至1000W乃至更大的功率输出。
风力发电的种类尽管风力发电机多种多样,但归纳起来可分为两类:①水平轴风力发电机,风轮的旋转轴与风向平行;②垂直轴风力发电机,风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。
水平轴风力发电机水平轴风力发电机科分为升力型和阻力型两类。
升力型风力发电机旋转速度快,阻力型旋转速度慢。
对于风力发电,多采用升力型水平轴风力发电机。
大多数水平轴风力发电机具有对风装置,能随风向改变而转动。
对于小型风力发电机,这种对风装置采用尾舵,而对于大型的风力发电机,则利用风向传感元件以及伺服电机组成的传动机构。
风力机的风轮在塔架前面的称为上风向风力机,风轮在塔架后面的则成为下风向风机。
水平轴风力发电机的式样很多,有的具有反转叶片的风轮,有的再一个塔架上安装多个风轮,以便在输出功率一定的条件下减少塔架的成本,还有的水平轴风力发电机在风轮周围产生漩涡,集中气流,增加气流速度。
垂直轴风力发电机图表2风轮机垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风,在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势,它不仅使结构设计简化,而且也减少了风轮对风时的陀螺力。
利用阻力旋转的垂直轴风力发电机有几种类型,其中有利用平板和被子做成的风轮,这是一种纯阻力装置;S型风车,具有部分升力,但主要还是阻力装置。
这些装置有较大的启动力矩,但尖速比低,在风轮尺寸、重量和成本一定的情况下,提供的功率输出低。
以下将介绍几种常见的风轮。
达里厄式风轮由法国G.J.M达里厄于19世纪30年代发明的。
现在是水平轴风力发电机的主要竞争者。
它是一种升力装置,弯曲叶片的剖面是翼型,它的启动力矩低,但尖速比可以很高,对于给定的风轮重量和成本,有较高的功率输出。
现在有多种达里厄式风力发电机,如Φ型,Δ型,Y型和H型等。
这些风轮可以设计成单叶片,双叶片,三叶片或者多叶片。
双馈型感应发电机随着电力电子技术的发展,双馈型感应发电机在风能发电中的应用越来越广。
这种技术不过分依赖于蓄电池的容量,而是从励磁系统入手,对励磁电流加以适当的控制,从而达到输出一个恒频电能的目的。
双馈感应发电机在结构上类似于异步发电机,但在励磁上双馈发电机采用交流励磁。
我们知道一个脉振磁势可以分解为两个方向相反的旋转磁势,而三相绕组的适当安排可以使其中一个磁势的效果消去,这样一来就得到一个在空间旋转的磁势,这就相当于同步发电机中带有直流励磁的转子。
双馈发电机的优势在于,交流励磁的频率是可调的。
这样当原动机的转速不定时,适当调节励磁电流的频率,就可以满足输出恒频电能的目的。
由于电力电子元器件的容量越来越大,所以双馈发电机组的励磁系统调节能力也越来越强,这使得双馈机的单机容量得以提高。
图表3风力发电原理图马格努斯效应风轮马格努斯效应风轮,由自旋的圆柱体组成,当它在气流中工作时,产生的移动力是由于马格努斯效应引起的,其大小与风速成正比。
有的垂直轴风轮使用管道或者漩涡发生器塔,通过套管或者扩压器使水平气流变成垂直气流,以增加速度,偶写还利用太阳能或者燃烧某种燃料,是水平气流变成垂直方向的气流。
径流双轮效应风轮径流双轮效应(或双轮效应)是一种新型风能转化方式。
首先它是一种双轮结构,相对于水平轴流式风机,它是径流式的,同已有的立轴式风机一样都是沿长轴布设桨叶的,直接利用风的推力旋转工作的,单轮立轴风轮因轴两侧桨叶同时接受风力而扭矩相反,相互抵消,输出力矩不大。
设计为双轮结构并靠近安装,同步运转,就将原来的立轴力矩输出对桨叶流体力学形状的依赖进而改变为双轮间的利用转动产生涡流力的利用,两轮相互借力,相互推动;而对吹向两轮间的逆向风流可以互相遮挡,进而又依次轮流将其分拨于两轮的外侧,使两轮外侧获得有叠加的风流,因此使双轮的外缘线速度可以高于风速,双轮结构的这种互相助力,主动利用风力的特点产生了“双轮效应”。
相比有些单轮式结构风机中采用外加的遮挡法、活动式变桨矩等被动式减少叶轮回转复位阻力的设计,它体现了积极利用风力的特点。
因此这一发明不仅具有实用作用,促进风力利用的研究和发展,而且具有新的流体力学方面的意义。
它开辟了风能发展的新空间,是一项带有基础性质的发明,这种双轮风机具有的设计简捷,易于制造加工,转数较低,重心下降,安全性好,运行成本低,维护容易,无噪音污染等明显特点。
风力发电的优缺点及限制优点:风能为洁净的能量来源,风力发电很环保;设施日趋进步,大量生产降低成本,在适当地点,风力发电成本已低于发电机;风能设施多为不立体化设施,可保护陆地和生态。
缺点:风速不稳定,产生的能量大小不稳定;风能利用受地理位置限制,需要占用大量土地兴建风力发电场;转换效率低;在生态上的问题是可能干扰鸟类,如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失。
此外,风力发电机工作时会发出庞大的噪音。