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70年代初期,由于"石油危機",出現(xiàn)了能源緊張的問題,人們認(rèn)識到常規(guī)礦物能源供應(yīng)的不穩(wěn)定性和有限性,于是尋求清潔的可再生能源遂成為現(xiàn)代世界的一個重要課題。風(fēng)能作為可再生的、無污染的自然能源又重新引起了人們重視。

風(fēng)力發(fā)電的原理,是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn),再通過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升,來促使發(fā)電機發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù),大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度(微風(fēng)的程度),便可以開始發(fā)電。

風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮,因為風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題,也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。

風(fēng)力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家很流行;我國也在西部地區(qū)大力提倡。小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)效率很高,但它不是只由一個發(fā)電機頭組成的,而是一個有一定科技含量的小系統(tǒng):風(fēng)力發(fā)電機+充電器+數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要,各部分功能為:葉片用來接受風(fēng)力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能;尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能;轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能;機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體,定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。

風(fēng)力發(fā)電機因風(fēng)量不穩(wěn)定,故其輸出的是13~25V變化的交流電,須經(jīng)充電器整流,再對蓄電瓶充電,使風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護電路的逆變電源,把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V市電,才能保證穩(wěn)定使用。

機械連接與功率傳遞水平軸風(fēng)機槳葉通過齒輪箱及其高速軸與萬能彈性聯(lián)軸節(jié)相連,將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機的傳動軸,此聯(lián)軸節(jié)應(yīng)按具有很好的吸收阻尼和震動的特性,表現(xiàn)為吸收適量的徑向、軸向和一定角度的偏移,并且聯(lián)軸器可阻止機械裝置的過載。另一種為直驅(qū)型風(fēng)機槳葉不通過齒輪箱直接與電機相連風(fēng)機電機類型。

轉(zhuǎn)子葉片:捉獲風(fēng),并將風(fēng)力傳送到轉(zhuǎn)子軸心�，F(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機上,每個轉(zhuǎn)子葉片的測量長度大約為20米,而且被設(shè)計得很象飛機的機翼。

軸心:轉(zhuǎn)子軸心附著在風(fēng)力發(fā)電機的低速軸上。

低速軸:風(fēng)力發(fā)電機的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。在現(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機上,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢,大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管,來激發(fā)空氣動力閘的運行。

齒輪箱:齒輪箱左邊是低速軸,它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的50倍。

高速軸及其機械閘:高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運轉(zhuǎn),并驅(qū)動發(fā)電機。它裝備有緊急機械閘,用于空氣動力閘失效時,或風(fēng)力發(fā)電機被維修時。

發(fā)電機:通常被稱為感應(yīng)電機或異步發(fā)電機。在現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機上,最大電力輸出通常為500至1500千瓦。

偏航裝置:借助電動機轉(zhuǎn)動機艙,以使轉(zhuǎn)子正對著風(fēng)。偏航裝置由電子控制器操作,電子控制器可以通過風(fēng)向標(biāo)來感覺風(fēng)向。圖中顯示了風(fēng)力發(fā)電機偏航。通常,在風(fēng)改變其方向時,風(fēng)力發(fā)電機一次只會偏轉(zhuǎn)幾度。

電子控制器:包含一臺不斷監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機狀態(tài)的計算機,并控制偏航裝置。為防止任何故障(即齒輪箱或發(fā)電機的過熱),該控制器可以自動停止風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)動,并通過電話調(diào)制解調(diào)器來呼叫風(fēng)力發(fā)電機操作員。

液壓系統(tǒng):用于重置風(fēng)力發(fā)電機的空氣動力閘。

冷卻元件:包含一個風(fēng)扇,用于冷卻發(fā)電機。此外,它包含一個油冷卻元件,用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油。一些風(fēng)力發(fā)電機具有水冷發(fā)電機。

塔:風(fēng)力發(fā)電機塔載有機艙及轉(zhuǎn)子。通常高的塔具有優(yōu)勢,因為離地面越高,風(fēng)速越大。現(xiàn)代600千瓦風(fēng)汽輪機的塔高為40至60米。它可以為管狀的塔,也可以是格子狀的塔。管狀的塔對于維修人員更為安全,因為他們可以通過內(nèi)部的梯子到達塔頂。格狀的塔的優(yōu)點在于它比較便宜。

風(fēng)速計及風(fēng)向標(biāo):用于測量風(fēng)速及風(fēng)向

尾舵:常見于水平軸上風(fēng)向的小型風(fēng)力發(fā)電機(一般在10KW及以下)。位于回轉(zhuǎn)體后方,與回轉(zhuǎn)體相連。主要作用一為調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)向,使風(fēng)機正對風(fēng)向。作用二是在大風(fēng)風(fēng)況的情況下使風(fēng)力機機頭偏離風(fēng)向,以達到降低轉(zhuǎn)速,保護風(fēng)機的作用。

一、異步型

1、籠型異步發(fā)電機;功率為600/125kW 750kW 800kW 12500kW

定子向電網(wǎng)輸送不同功率的50Hz交流電;

2、繞線式雙饋異步發(fā)電機;功率為1500kW

定子向電網(wǎng)輸送50Hz交流電,轉(zhuǎn)子由變頻器控制,向電網(wǎng)間接輸送 有功或無功功率。

二、同步型

(1、永磁同步發(fā)電機;功率為750kW 1200kW 1500kW 由永磁體產(chǎn)生磁場,定子輸出經(jīng)全功率整流逆變后向電網(wǎng)輸送50Hz交流電

2、電勵磁同步發(fā)電機;由外接到轉(zhuǎn)子上的直流電流產(chǎn)生磁場,定子輸出經(jīng)全功率整流逆變后向電網(wǎng)輸送50Hz交流電

根據(jù)葉片形式的不同,現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機分為以下兩類:

三、水平軸

世界上目前利用最多的形式,功率最大5MW左右。

四、垂直軸

21世紀(jì)初由中國、日本、歐洲幾乎同時發(fā)明的一種新型風(fēng)力發(fā)電機,有別于最早的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(達里厄型),效率高于水平軸風(fēng)力發(fā)電機,無噪音和轉(zhuǎn)向機構(gòu),維護簡單。已成為歐美市場中小型風(fēng)力發(fā)電機的首選。世界上目前最大功率是由上海模斯電子設(shè)備有限公司(MUCE)生產(chǎn)的50千瓦垂直軸風(fēng)力發(fā)電機,日本最大功率30千瓦,英美國家生產(chǎn)的功率在1千瓦到10千瓦之間。

最近,國內(nèi)外多家公司提出了建造超大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的計劃(10MW),此項計劃得到落實后,由于成本遠(yuǎn)低于目前的風(fēng)力發(fā)電機,必將逐步取代水平軸風(fēng)力發(fā)電機,成為世界新能源的主力軍!

2006年,中國共有風(fēng)電機組6469臺,其中兆瓦級機組占21.2%,2007年,這個比例躍升為38.1%,提高了16.9個百分點。

近年來,新興市場的風(fēng)電發(fā)展迅速。在國家政策支持和能源供應(yīng)緊張的背景下,中國的風(fēng)電特別是風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)也迅速崛起,已經(jīng)成為全球風(fēng)電最為活躍的場所。2006年全球風(fēng)電資金中9%投向了中國,總額達16.2億歐元(約162.7億元人民幣)。2007年,中國風(fēng)電裝機容量已排名世界第五。

中國巨大的風(fēng)電市場以及廉價的勞動力成本,吸引了大量國外風(fēng)電巨頭紛紛在中國設(shè)廠,或采取與國內(nèi)企業(yè)合資的方式,生產(chǎn)的產(chǎn)品都被貼上了中國制造的標(biāo)簽。中國制造的風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)品占據(jù)越來越大的市場份額,風(fēng)機產(chǎn)品正在經(jīng)歷一個由全球制造向中國制造的轉(zhuǎn)變。

使用風(fēng)力發(fā)電機,就是源源不斷地把風(fēng)能變成我們家庭使用的標(biāo)準(zhǔn)市電,其節(jié)約的程度是明顯的,一個家庭一年的用電只需20元電瓶液的代價。而現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電機比幾年前的性能有很大改進,以前只是在少數(shù)邊遠(yuǎn)地區(qū)使用,風(fēng)力發(fā)電機接一個15W的燈泡直接用電,一明一暗并會經(jīng)常損壞燈泡。而現(xiàn)在由于技術(shù)進步,采用先進的充電器、逆變器,風(fēng)力發(fā)電成為有一定科技含量的小系統(tǒng),并能在一定條件下代替正常的市電。山區(qū)可以借此系統(tǒng)做一個常年不花錢的路燈;高速公路可用它做夜晚的路標(biāo)燈;山區(qū)的孩子可以在日光燈下晚自習(xí);城市小高層樓頂也可用風(fēng)力電機,這不但節(jié)約而且是真正綠色電源。家庭用風(fēng)力發(fā)電機,不但可以防止停電,而且還能增加生活情趣。在旅游景區(qū)、邊防、學(xué)校、部隊乃至落后的山區(qū),風(fēng)力發(fā)電機正在成為人們的采購熱點。無線電愛好者可用自己的技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電方面為山區(qū)人民服務(wù),使人們看電視及照明用電與城市同步,也能使自己勞動致富。

2009年5月,國家投資3萬億資金支持新能源,特別是風(fēng)力發(fā)電行業(yè)。國家大力支持風(fēng)電的發(fā)展!