風(fēng)力發(fā)電有什么應(yīng)用

【專家解說】：風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊量巨大，全球的風(fēng)能約為2.74×109MW，其中可利用的風(fēng)能為2×107MW，比地球風(fēng)力發(fā)電上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。風(fēng)很早就被人們利用--主要是通過風(fēng)車來抽水、磨面等，而現(xiàn)在，人們感興趣的是如何利用風(fēng)來發(fā)電。 風(fēng)力發(fā)電簡介 風(fēng)是一種潛力很大的新能源，人們也許還記得，十八世紀(jì)初，橫掃英法兩國的一次狂暴大風(fēng)，吹毀了四百座風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)力來發(fā)電，開發(fā)新能源。 利用風(fēng)力發(fā)電的嘗試，早在本世紀(jì)初就已經(jīng)開始了。三十年代，丹麥、瑞典、蘇聯(lián)和美國應(yīng)用航空工業(yè)的旋翼技術(shù)，成功地研制了一些小型風(fēng)力發(fā)電裝置。這種小型風(fēng)力發(fā)電機，廣泛在多風(fēng)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(dāng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)力發(fā)電裝置，其發(fā)電量則達2000千瓦，風(fēng)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(xué)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(fēng)車。這個風(fēng)車有十層樓高，風(fēng)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(fēng)車可自由轉(zhuǎn)動并從任何一個方向獲得電力；風(fēng)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(fēng)力時速只有29公里，因此風(fēng)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(fēng)力來發(fā)電呢? 我們把風(fēng)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(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置，稱作風(fēng)力發(fā)電機組。這種風(fēng)力發(fā)電機組，大體上可分風(fēng)輪(包括尾舵)、發(fā)電機和鐵塔三部分。（大型風(fēng)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(fēng)輪是把風(fēng)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(dāng)風(fēng)吹向漿葉時，槳葉上產(chǎn)生氣動力驅(qū)動風(fēng)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(fù)合材料(如碳纖維)來制造。（現(xiàn)在還有一些垂直風(fēng)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(fēng)輪的轉(zhuǎn)速比較低，而且風(fēng)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(gòu)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(fēng)輪始終對準(zhǔn)風(fēng)向以獲得最大的功率，還需在風(fēng)輪的后面裝一個類似風(fēng)向標(biāo)的尾舵。 鐵塔是支承風(fēng)輪、尾舵和發(fā)電機的構(gòu)架。它一般修建得比較高，為的是獲得較大的和較均勻的風(fēng)力，又要有足夠的強度。鐵塔高度視地面障礙物對風(fēng)速影響的情況，以及風(fēng)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(fēng)輪得到的恒定轉(zhuǎn)速，通過升速傳遞給發(fā)電機構(gòu)均勻運轉(zhuǎn)，因而把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?多大的風(fēng)力才可以發(fā)電呢? 一般說來，3級風(fēng)就有利用的價值。但從經(jīng)濟合理的角度出發(fā)，風(fēng)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(fēng)力發(fā)電機組，當(dāng)風(fēng)速每秒為9.5米時，機組的輸出功率為55千瓦；當(dāng)風(fēng)速每秒8米時，功率為38千瓦；風(fēng)速每秒為6米時，只有16千瓦；而風(fēng)速為每秒5米時，僅為9.5千瓦?？梢婏L(fēng)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(fēng)力發(fā)電裝置在運轉(zhuǎn)。 我國的風(fēng)力資源極為豐富，絕大多數(shù)地區(qū)的平均風(fēng)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(fēng)速更大；有的地方，一年三分之一以上的時間都是大風(fēng)天。在這些地區(qū)，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電是很有前途的。 風(fēng)力發(fā)電的原理 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)，再透過增速機將旋轉(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，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。 通常人們認(rèn)為，風(fēng)力發(fā)電的功率完全由風(fēng)力發(fā)電機的功率決定，總想選購大一點的風(fēng)力發(fā)電機，而這是不正確的。目前的風(fēng)力發(fā)電機只是給電瓶充電，而由電瓶把電能貯存起來，人們最終使用電功率的大小與電瓶大小有更密切的關(guān)系。功率的大小更主要取決于風(fēng)量的大小，而不僅是機頭功率的大小。在內(nèi)地，小的風(fēng)力發(fā)電機會比大的更合適。因為它更容易被小風(fēng)量帶動而發(fā)電，持續(xù)不斷的小風(fēng)，會比一時狂風(fēng)更能供給較大的能量。當(dāng)無風(fēng)時人們還可以正常使用風(fēng)力帶來的電能，也就是說一臺200W風(fēng)力發(fā)電機也可以通過大電瓶與逆變器的配合使用，獲得500W甚至1000W乃至更大的功率出。 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。 我國風(fēng)能資源 一、概況 我國風(fēng)能資源豐富，可開發(fā)利用的風(fēng)能儲量約10億kW，其中，陸地上風(fēng)能儲量約2.53億kW（陸地上離地10m高度資料計算），海上可開發(fā)和利用的風(fēng)能儲量約7.5億kW，共計10億kW。而2003年底全國電力裝機約5.67億kW。 風(fēng)是沒有公害的能源之一。而且它取之不盡，用之不竭。對于缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區(qū)、山區(qū)和高原地帶，因地制宜地利用風(fēng)力發(fā)電，非常適合，大有可為。 風(fēng)力發(fā)電行業(yè)我國自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的介紹： 上世紀(jì)九十年代，我國的獨立電源系統(tǒng)主要采用水平軸風(fēng)力發(fā)電機和太陽能光伏系統(tǒng)來供應(yīng)電力，主要應(yīng)用于通信基站、邊防哨所、海島部隊等特殊場合，主要是面向部隊的一套后勤保障系統(tǒng)。 經(jīng)過一定時間的應(yīng)用后，發(fā)現(xiàn)諸多問題。如臺風(fēng)期間的設(shè)備損壞嚴(yán)重；噪音大，影響人員正常休息；對通信設(shè)備的干擾，使得某些設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)。這些問題的發(fā)生使得部隊正常通訊受到了影響。 2001年，為了解決這些問題，召集相關(guān)單位展開討論，作為部隊通信產(chǎn)品配套廠家的上海模斯電子設(shè)備有限公司也受到了邀請。會后，經(jīng)過一定時間的調(diào)研和研究，MUCE公司提出承擔(dān)此項科研攻關(guān)的重任，得到了部隊領(lǐng)導(dǎo)的同意，并下達指示，必須盡快拿出技術(shù)方案并作出樣機。 在西軍電、西交大、上復(fù)旦、上同濟等高校一批專家的配合下，上海模斯電子設(shè)備有限公司在不到一年的時間里，就成功研制出了世界上第一臺新型(H型)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，并裝機試驗成功，獲得了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實際經(jīng)驗。（這也成為了全球首臺新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機誕生日）在后續(xù)的一年里，MUCE對產(chǎn)品進行無數(shù)次改進和測試，2002年底產(chǎn)品通過了各項測試，并達到了各項設(shè)計要求。 2002年底至今，MUCE先后在部隊安裝了60多套垂直軸風(fēng)力發(fā)電機和風(fēng)光互補系統(tǒng)，為穩(wěn)定國防，做出了不朽的貢獻！ 由深圳誠遠公司生產(chǎn)的風(fēng)光互補路燈供電系統(tǒng)是綜合利用太陽能和風(fēng)能的一種新興的道路照明系統(tǒng)。單獨的太陽能或風(fēng)能供暖系統(tǒng)，由于受時間和地域的約束，很難全天候利用太陽能和風(fēng)能資源。而太陽能與風(fēng)能在時間上和地域上都有很強的互補性，白天光照強時風(fēng)小，夜間光照弱時，風(fēng)能由于地表溫差變化大而增強，太陽能和風(fēng)能在時間上的互補性是風(fēng)光互補路燈供電系統(tǒng)在資源利用上的最佳匹配。該系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保、可再生、取之不盡、用之不竭，必將成為今后替代其它道路照明系統(tǒng)成為主流。系統(tǒng)工作時，太陽能集熱器收集太陽輻射能量發(fā)電（白天），通過專用線路傳入電力控制系統(tǒng)，蓄存、派發(fā)。風(fēng)力發(fā)電機全天候使用風(fēng)能，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能，再通過控制器整流，給蓄電池組充電。 新型風(fēng)能轉(zhuǎn)化方式——徑流雙輪效應(yīng) 徑流雙輪效應(yīng)或叫雙輪效應(yīng)是一種新型風(fēng)能轉(zhuǎn)化方式。 首先它是一種雙輪結(jié)構(gòu)，相對于水平軸流式風(fēng)機，它是徑流式的，同已有的立軸式風(fēng)機一樣都是沿長軸布設(shè)槳葉的，直接利用風(fēng)的推力旋轉(zhuǎn)工作的,單輪立軸風(fēng)輪因軸兩側(cè)槳葉同時接受風(fēng)力而扭矩相反，相互抵消，輸出力矩不大。設(shè)計為雙輪結(jié)構(gòu)并靠近安裝，同步運轉(zhuǎn)，就將原來的立軸力矩輸出對槳葉流體力學(xué)形狀的依賴進而改變?yōu)殡p輪間的利用轉(zhuǎn)動產(chǎn)生渦流力的利用，兩輪相互借力，相互推動；而對吹向兩輪間的逆向風(fēng)流可以互相遮擋，進而又依次輪流將其分撥于兩輪的外側(cè)，使兩輪外側(cè)獲得有疊加的風(fēng)流，因此使雙輪的外緣線速度可以高于風(fēng)速，雙輪結(jié)構(gòu)的這種互相助力，主動利用風(fēng)力的特點產(chǎn)生了“雙輪效應(yīng)”。 相比有些單輪式結(jié)構(gòu)風(fēng)機中采用外加的遮擋法、活動式變槳矩等被動式減少葉輪回轉(zhuǎn)復(fù)位阻力的設(shè)計，體現(xiàn)了積極利用風(fēng)力的特點。因此這一發(fā)明的不僅具有實用作用，促進風(fēng)力利用的研究和發(fā)展，而且具有新的流體力學(xué)方面的意義。它開辟了風(fēng)能發(fā)展的新空間，是一項帶有基礎(chǔ)性質(zhì)的發(fā)明，這種雙輪風(fēng)機具有的設(shè)計簡捷，易于制造加工，轉(zhuǎn)數(shù)較低，重心下降，安全性好，運行成本低，維護容易，無噪音污染等明顯特點，可以廣泛普及推廣，適應(yīng)中國節(jié)能減排需求，大有市場前景。 風(fēng)能市場概況 風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊量巨大，全球的風(fēng)能約為2.74×109MW，其中可利用的風(fēng)能為2×107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。中國風(fēng)能儲量很大、分布面廣，僅陸地上的風(fēng)能儲量就有約2.53億千瓦。 隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，風(fēng)能市場也迅速發(fā)展起來。自2004年以來，全球風(fēng)力發(fā)電能力翻了一番，2006年至2007年間，全球風(fēng)能發(fā)電裝機容量擴大27%。2007年已有9萬兆瓦，這一數(shù)字到2010年將是16萬兆瓦。預(yù)計未來20-25年內(nèi)，世界風(fēng)能市場每年將遞增25%。隨著技術(shù)進步和環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，風(fēng)能發(fā)電在商業(yè)上將完全可以與燃煤發(fā)電競爭。 “十五”期間，中國的并網(wǎng)風(fēng)電得到迅速發(fā)展。2006年，中國風(fēng)電累計裝機容量已經(jīng)達到260萬千瓦，成為繼歐洲、美國和印度之后發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的主要市場之一。2007年我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模延續(xù)暴發(fā)式增長態(tài)勢，截至2007年底全國累計裝機約600萬千瓦。2008年8月，中國風(fēng)電裝機總量已經(jīng)達到700萬千瓦，占中國發(fā)電總裝機容量的1%，位居世界第五，這也意味著中國已進入可再生能源大國行列。 2008年以來，國內(nèi)風(fēng)電建設(shè)的熱潮達到了白熱化的程度。到2008年底，風(fēng)電規(guī)模就可能達到1000萬千瓦，到2010年累計裝機容量可達2000萬千瓦。 中國風(fēng)力等新能源發(fā)電行業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊，預(yù)計未來很長一段時間都將保持高速發(fā)展，同時盈利能力也將隨著技術(shù)的逐漸成熟穩(wěn)步提升。2009年該行業(yè)的利潤總額將保持高速增長，經(jīng)過2009年的高速增長，預(yù)計2010、2011年增速會稍有回落，但增長速度也將達到60%以上。 風(fēng)電發(fā)展到目前階段，其性價比正在形成與煤電、水電的競爭優(yōu)勢。風(fēng)電的優(yōu)勢在于：能力每增加一倍，成本就下降15%，近幾年世界風(fēng)電增長一直保持在30%以上。隨著中國風(fēng)電裝機的國產(chǎn)化和發(fā)電的規(guī)?；?，風(fēng)電成本可望再降。因此風(fēng)電開始成為越來越多投資者的逐金之地。 風(fēng)力發(fā)電的前景 中國新能源戰(zhàn)略開始把大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電設(shè)為重點。按照國家規(guī)劃，未來15年，全國風(fēng)力發(fā)電裝機容量將達到2000萬至3000萬千瓦。以每千瓦裝機容量設(shè)備投資7000元計算，未來風(fēng)電設(shè)備市場將高達1400億元至2100億元。 新型便攜式高效小型風(fēng)力發(fā)電機 天力高新能源集團制造便攜式高效微型風(fēng)力發(fā)電機的隆重上市,填補了業(yè)內(nèi)在這方面的空白;將風(fēng)力發(fā)電機從兆瓦級向便攜式垂直延伸,其功率最小縮到了5W,重量縮小到了1KG!廣泛適用于軍事活動、教育科研、野外探險、旅游業(yè)、風(fēng)光互補路燈、庭院燈、景觀燈等領(lǐng)域!備受各屆人士關(guān)注!... 中國知名風(fēng)電企業(yè) 風(fēng)力發(fā)電整機制造機構(gòu)名稱 力德風(fēng)力發(fā)電（江西）有限責(zé)任公司 國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司 河北雷沃電力設(shè)備有限公司 河北保定天威風(fēng)電科技有限公司 維斯塔斯風(fēng)力技術(shù)公司 新疆金風(fēng)科技發(fā)展公司 四川風(fēng)瑞能源 GAMESA GE能源集團 華銳風(fēng)電科技股份有限公司 浙江華儀風(fēng)能開發(fā)有限公司 蘇司蘭能源有限公司 江西麥德風(fēng)能設(shè)備股份有限公司 常州軌道車輛牽引傳動工程技術(shù)研究中心 上海電氣風(fēng)電設(shè)備有限公司 中國南車株洲電力機車研究所風(fēng)電事業(yè)部 湖南湘電風(fēng)能有限公司 中船重工（重慶）海裝風(fēng)電設(shè)備有限公司 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