風(fēng)力發(fā)電和節(jié)能技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電和節(jié)能技術(shù)摘要：節(jié)能技術(shù)是指采取先進(jìn)的技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的。具體可理解為，根據(jù)用能情況，能源類型分析能耗現(xiàn)狀，找出能源浪費(fèi)的節(jié)能空間，然后依此采取對(duì)應(yīng)的措施減少能源浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)約能源的目的。風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。其蘊(yùn)量巨大，全球的風(fēng)能約為2.74x109MW，其中可利用的風(fēng)能為2x107MW，比地球上可開(kāi)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(guò)風(fēng)車(chē)來(lái)抽水、磨面等，而現(xiàn)在，人們感興趣的是如何利用風(fēng)來(lái)發(fā)電。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電節(jié)能技術(shù)發(fā)展歷史風(fēng)很早就被人們利用--主要是通過(guò)風(fēng)車(chē)來(lái)抽水、磨面……?，F(xiàn)在，人們感興趣的，首先是如何利用風(fēng)來(lái)發(fā)電。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(guó)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(wàn)株大樹(shù)連根拔起。僅就拔樹(shù)一事而論，風(fēng)在數(shù)秒鐘內(nèi)就發(fā)出了一千萬(wàn)馬力（即750萬(wàn)千瓦；一馬力等于0.75千瓦）的功率!有人估計(jì)過(guò)，地球上可用來(lái)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(guó)內(nèi)外都很重視利用風(fēng)力來(lái)發(fā)電，開(kāi)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(kāi)始了。三十年代，丹麥、瑞典、蘇聯(lián)和美國(guó)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(jī)，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(jī)的發(fā)電成本低得多。不過(guò)，當(dāng)時(shí)的發(fā)電量較低，大都在5千瓦以下。目前，據(jù)了解，國(guó)外已生產(chǎn)出15，40，45，100，225千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)了。1978年1月，美國(guó)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(jī)，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(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電裝置，其發(fā)電量則達(dá)2000千瓦，風(fēng)車(chē)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(guó)在北卡羅來(lái)納州的藍(lán)嶺山，又建成了一座世界上最大的發(fā)電用的風(fēng)車(chē)。這個(gè)風(fēng)車(chē)有十層樓高，風(fēng)車(chē)鋼葉片的直徑60米；葉片安裝在一個(gè)塔型建筑物上，因此風(fēng)車(chē)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)并從任何一個(gè)方向獲得電力；風(fēng)力時(shí)速在38公里以上時(shí)，發(fā)電能力也可達(dá)2000千瓦。由于這個(gè)丘陵地區(qū)的平均風(fēng)力時(shí)速只有29公里，因此風(fēng)車(chē)不能全部運(yùn)動(dòng)。據(jù)估計(jì)，即使全年只有一半時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，它就能夠滿足北卡羅來(lái)納州七個(gè)縣1%到2%的用電需要。發(fā)電原理把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力動(dòng)能，這就是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車(chē)技術(shù)，大約是每秒三米的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開(kāi)始發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電不需要使用燃料，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染。風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置，稱作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，大體上可分風(fēng)輪（包括尾舵）、發(fā)電機(jī)和鐵塔三部分。（大型風(fēng)力發(fā)電站基本上沒(méi)有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才會(huì)擁有尾舵）風(fēng)輪是把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)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(shí)，槳葉上產(chǎn)生氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。槳葉的材料要求強(qiáng)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(lái)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(dòng)發(fā)電機(jī)之前，還必須附加一個(gè)把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱，再加一個(gè)調(diào)速機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，然后再聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上。為保持風(fēng)輪始終對(duì)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(gè)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(jī)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(qiáng)度。鐵塔高度視地面障礙物對(duì)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(jī)的作用，是把由風(fēng)輪得到的恒定轉(zhuǎn)速，通過(guò)升速傳遞給發(fā)電機(jī)構(gòu)均勻運(yùn)轉(zhuǎn)，因而把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。風(fēng)力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國(guó)家很流行；中國(guó)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(gè)發(fā)電機(jī)頭組成的，而是一個(gè)有一定科技含量的小系統(tǒng)：風(fēng)力發(fā)電機(jī)+充電器+數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)由機(jī)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(lái)接受風(fēng)力并通過(guò)機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對(duì)著來(lái)風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。多大的風(fēng)力才可以發(fā)電一般說(shuō)來(lái)，三級(jí)風(fēng)就有利用的價(jià)值。但從經(jīng)濟(jì)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(cè)定，一臺(tái)55千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，當(dāng)風(fēng)速為每秒9.5米時(shí)，機(jī)組的輸出功率為55千瓦；當(dāng)風(fēng)速每秒8米時(shí)，功率為38千瓦；風(fēng)速每秒6米時(shí)，只有16千瓦；而風(fēng)速每秒5米時(shí)，僅為9.5千瓦?？梢?jiàn)風(fēng)力愈大，經(jīng)濟(jì)效益也愈大。在我國(guó)，現(xiàn)在已有不少成功的中、小型風(fēng)力發(fā)電裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)。我國(guó)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(shí)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。種類盡管風(fēng)力發(fā)電機(jī)多種多樣，但歸納起來(lái)可分為兩類：①水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行；②垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或者氣流方向。優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)清潔，環(huán)境效益好；可再生，永不枯竭；基建周期短；裝機(jī)規(guī)模靈活。缺點(diǎn)噪聲，視覺(jué)污染；占用大片土地；不穩(wěn)定，不可控；目前成本仍然很高。影響鳥(niǎo)類。風(fēng)力發(fā)電的前景中國(guó)新能源戰(zhàn)略開(kāi)始把大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電設(shè)為重點(diǎn)。按照國(guó)家規(guī)劃，未來(lái)15年，全國(guó)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到2000萬(wàn)至3000萬(wàn)千瓦。以每千瓦裝機(jī)容量設(shè)備投資7000元計(jì)算，根據(jù)《風(fēng)能世界》雜志發(fā)布，未來(lái)風(fēng)電設(shè)備市場(chǎng)將高達(dá)1400億元至2100億元。中國(guó)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(jì)未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間都將保持高速發(fā)展，同時(shí)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(rùn)總額將保持高速增長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)2009年的高速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2010、2011年增速會(huì)稍有回落，但增長(zhǎng)速度也將達(dá)到60%以上。風(fēng)電發(fā)展到目前階段，其性價(jià)比正在形成與煤電、水電的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。風(fēng)電的優(yōu)勢(shì)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(zhǎng)一直保持在30%以上。隨著中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)的國(guó)產(chǎn)化和發(fā)電的規(guī)模化