风力发电和风力提水.doc

风力发电和风力提水概论风力发电风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大, 全球的风能约为 ×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。风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面等,而现在,人们感兴趣的是如何利用风来发电。一、简介风是一种潜力很大的新能源, 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! 有人估计过,地球上可用来发电的风力资源约有 100 亿千瓦,几乎是现在全世界水力发电量的 10 倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量, 只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此, 国内外都很重视利用风力来发电,开发新能源。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。目前, 据了解, 国外已生产出 15, 40, 45, 100 , 225 千瓦的风力发电机了。 197 8 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 1978 年初夏, 在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置, 其发电量则达 2000 千瓦, 风车高 57米, 所发电量的 75% 送入电网, 其余供给附近的一所学校用。 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。 1 、风力发电原理把风的动能转变成机械动能,再把机械能转化为电力动能,这就是风力发电。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( 微风的程度), 便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮,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。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(包括家用型)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。 2、多大的风力才可以发电一般说来,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 5