風力發(fā)電研究的意義是什么

【專家解說】：風很早就被人們利用--主要是通過風車來抽水、磨面……?，F(xiàn)在，人們感興趣的，首先是如何利用風來發(fā)電。 　　風是一種潛力很大的新能源，人們也許還記得，十八世紀初，橫掃英法兩國的一次狂暴大風，吹毀了四百座風力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多條帆船，并有數(shù)千人受到傷害，二十五萬株大樹連根拔起。僅就拔樹一事而論，風在數(shù)秒鐘內(nèi)就發(fā)出了一千萬馬力(即750萬千瓦；一馬力等于0．75千瓦)的功率!有人估計過，地球上可用來發(fā)電的風力資源約有100億千瓦，幾乎是現(xiàn)在全世界水力發(fā)電量的10倍。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量，只有風力在一年內(nèi)所提供能量的三分之一。因此，國內(nèi)外都很重視利用風力來發(fā)電，開發(fā)新能源。 　　利用風力發(fā)電的嘗試，早在本世紀初就已經(jīng)開始了。三十年代，丹麥、瑞典、蘇聯(lián)和美國應用航空工業(yè)的旋翼技術，成功地研制了一些小型風力發(fā)電裝置。這種小型風力發(fā)電機，廣泛在多風的海島和偏僻的鄉(xiāng)村使用，它所獲得的電力成本比小型內(nèi)燃機的發(fā)電成本低得多。不過，當時的發(fā)電量較低，大都在5千瓦以下。 　　目前，據(jù)了解，國外已生產(chǎn)出15，40，45，100，225千瓦的風力發(fā)電機了。1978年1月，美國在新墨西哥州的克萊頓鎮(zhèn)建成的200千瓦風力發(fā)電機，其葉片直徑為38米，發(fā)電量足夠60戶居民用電。而1978年初夏，在丹麥日德蘭半島西海岸投入運行的風力發(fā)電裝置，其發(fā)電量則達2000千瓦，風車高57米，所發(fā)電量的75%送入電網(wǎng)，其余供給附近的一所學校用。 　　1979年上半年，美國在北卡羅來納州的藍嶺山，又建成了一座世界上最大的發(fā)電用的風車。這個風車有十層樓高，風車鋼葉片的直徑60米；葉片安裝在一個塔型建筑物上，因此風車可自由轉(zhuǎn)動并從任何一個方向獲得電力；風力時速在38公里以上時，發(fā)電能力也可達2000千瓦。由于這個丘陵地區(qū)的平均風力時速只有29公里，因此風車不能全部運動。據(jù)估計，即使全年只有一半時間運轉(zhuǎn)，它就能夠滿足北卡羅來納州七個縣1%到2%的用電需要。 　　怎樣利用風力來發(fā)電呢? 　　我們把風的動能轉(zhuǎn)變成機械能，再把機械能轉(zhuǎn)化為電能，這就是風力發(fā)電。風力發(fā)電所需要的裝置，稱作風力發(fā)電機組。這種風力發(fā)電機組，大體上可分風輪(包括尾舵)、發(fā)電機和鐵塔三部分。（大型風力發(fā)電站基本上沒有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才會擁有尾舵） 　　風輪是把風的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的重要部件，它由兩只(或更多只)螺旋槳形的葉輪組成。當風吹向漿葉時，槳葉上產(chǎn)生氣動力驅(qū)動風輪轉(zhuǎn)動。槳葉的材料要求強度高、重量輕，目前多用玻璃鋼或其它復合材料(如碳纖維)來制造。（現(xiàn)在還有一些垂直風輪，s型旋轉(zhuǎn)葉片等，其作用也與常規(guī)螺旋槳型葉片相同） 　　由于風輪的轉(zhuǎn)速比較低，而且風力的大小和方向經(jīng)常變化著，這又使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；所以，在帶動發(fā)電機之前，還必須附加一個把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱，再加一個調(diào)速機構使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，然后再聯(lián)接到發(fā)電機上。為保持風輪始終對準風向以獲得最大的功率，還需在風輪的后面裝一個類似風向標的尾舵。 　　鐵塔是支承風輪、尾舵和發(fā)電機的構架。它一般修建得比較高，為的是獲得較大的和較均勻的風力，又要有足夠的強度。鐵塔高度視地面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米范圍內(nèi)。 　　發(fā)電機的作用，是把由風輪得到的恒定轉(zhuǎn)速，通過升速傳遞給發(fā)電機構均勻運轉(zhuǎn)，因而把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?　　多大的風力才可以發(fā)電呢? 　　一般說來，3級風就有利用的價值。但從經(jīng)濟合理的角度出發(fā)，風速大于每秒4米才適宜于發(fā)電。據(jù)測定，一臺55千瓦的風力發(fā)電機組，當風速每秒為9.5米時，機組的輸出功率為55千瓦；當風速每秒8米時，功率為38千瓦；風速每秒為6米時，只有16千瓦；而風速為每秒5米時，僅為9.5千瓦?？梢婏L力愈大，經(jīng)濟效益也愈大。 　　在我國，現(xiàn)在已有不少成功的中、小型風力發(fā)電裝置在運轉(zhuǎn)。 　　我國的風力資源極為豐富，絕大多數(shù)地區(qū)的平均風速都在每秒3米以上，特別是東北、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(qū)，發(fā)展風力發(fā)電是很有前途的。 答案補充 能源行業(yè)風力發(fā)電勢頭漸勁，正吸引著電力公用事業(yè)、石油生產(chǎn)商和設備制造商等主要的國際投資者。 商業(yè)風力發(fā)電興起始于20世紀90年代的歐洲。切爾諾貝利災難發(fā)生后人們反對發(fā)展核電，海灣戰(zhàn)爭爆發(fā)后人們對石油供應感到擔心，人們認為北歐更適合發(fā)展風力發(fā)電。 現(xiàn)在業(yè)內(nèi)分析家認為，常規(guī)能源成本驟增以及政治和技術因素對加快風力發(fā)電將產(chǎn)生有利影響。高油價促使人們關注風力發(fā)電。盡管利用石油發(fā)電數(shù)量很少，但是高油價對天然氣和煤等被廣泛用來發(fā)電的其它燃料價格有間接的影響。風力發(fā)電的發(fā)展也得益于各國對降低溫室氣體排放和減少其它形式的空氣污染的承諾，其中包括《京都議定書》以及歐盟制訂的開發(fā)可再生能源的目標。