農(nóng)用風(fēng)力利用工程

公元前200年,古波斯人開始利用風(fēng)車碾米；14世紀(jì)荷蘭人廣泛用風(fēng)車在沿海排水造田及進(jìn)行其他作業(yè)，有“風(fēng)車之國”之稱。中國在秦代已有徐福駕風(fēng)帆船東渡日本的記載。農(nóng)用風(fēng)力利用工程的內(nèi)容包括風(fēng)帆助航（捕魚和運(yùn)輸?shù)龋L(fēng)力提水（農(nóng)田排灌、水產(chǎn)養(yǎng)殖和制鹽等）、風(fēng)力用于農(nóng)副產(chǎn)品加工（揚(yáng)谷、磨面和碾米等）、風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)力致熱等。其中，風(fēng)力提水是風(fēng)能利用的主要形式，一般由多葉式風(fēng)輪、傳動機(jī)構(gòu)、水泵、塔架等主要部件組成。近代的風(fēng)力提水機(jī)上還裝有調(diào)速、調(diào)向機(jī)構(gòu)和剎車裝置。風(fēng)輪從風(fēng)中獲得低轉(zhuǎn)速大扭矩的功率，通過傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動水泵工作。塔架使風(fēng)輪高于地面障礙物，處于有利的迎風(fēng)位置。調(diào)速、調(diào)向機(jī)構(gòu)和剎車裝置保證風(fēng)力機(jī)在不同風(fēng)速、風(fēng)向條件下安全有效地工作，在大風(fēng)條件下起到保護(hù)作用。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)（見農(nóng)用動力機(jī)械）的風(fēng)輪從風(fēng)中獲得能量,產(chǎn)生的功率經(jīng)增速機(jī)構(gòu)或直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn),發(fā)出的電存儲在蓄電器中，再經(jīng)蓄電器傳到用電器上供使用。大、中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)可不經(jīng)蓄電器直接與電網(wǎng)并聯(lián)。風(fēng)力致熱是把風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成熱能的風(fēng)能利用方式。風(fēng)力致熱裝置可以提供農(nóng)村或牧區(qū)居民采暖、溫室和浴室等所需熱源。2100433B

風(fēng)是一種潛力很大的新能源，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，幾乎是全世界水力發(fā)電量的10倍。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，早在二十世紀(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(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，當(dāng)時的發(fā)電量較低，大都在5千瓦以下。

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(jī)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(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(lán)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(dá)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(yùn)動。據(jù)估計，即使全年只有一半時間運(yùn)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。

人類對風(fēng)能的利用已有幾千年的歷史，最初主要是利用風(fēng)力提水灌溉，及海水曬鹽和風(fēng)力驅(qū)動的磨坊。這在當(dāng)時是人類利用自然界的力量，利用風(fēng)力和水力代替人力和畜力來驅(qū)動工作機(jī)械，提高了生產(chǎn)力。至于人類利用風(fēng)能來驅(qū)動船只航行，則可追溯到更久遠(yuǎn)的年代。

國內(nèi)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)概況：

我國較大規(guī)模地開發(fā)和應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，特別是小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，始于70年代，當(dāng)時研制的風(fēng)力提水機(jī)用于提水灌溉和沿海地區(qū)的鹽場，研制的較大功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用于浙江和福建沿海，特別是在內(nèi)蒙古地區(qū)由于得到了政府的支持和適應(yīng)了當(dāng)?shù)刈匀毁Y源和當(dāng)?shù)厝罕姷男枨?，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究和推廣得到了長足的發(fā)展。對于解決邊遠(yuǎn)地區(qū)居住分散的農(nóng)牧民群眾的生活用電和部分生產(chǎn)用電起了很大作用。

近年來，隨著世界范圍內(nèi)對環(huán)境保護(hù)、全球溫室效應(yīng)的重視，各國都競相發(fā)展包括風(fēng)能在內(nèi)的可再生能源的利用技術(shù)，將風(fēng)能作為可持續(xù)發(fā)展的能源政策中的一種選擇，不論對并網(wǎng)型的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和適用于邊遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)牧戶的離網(wǎng)型小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)都給予了很大的政策支持。我國目前已有安裝并網(wǎng)的風(fēng)力機(jī)的風(fēng)力田24 處，總裝機(jī)容量26.8萬千瓦。小型風(fēng)力機(jī)的保有量超過14萬臺，使我國成為世界上小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)保有量最多的國家。

小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的組成：小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般由下列幾部分組成：風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、調(diào)速和調(diào)向機(jī)構(gòu)、停車機(jī)構(gòu)、塔架及拉索等，控制器、蓄電池、逆變器等。

風(fēng)力發(fā)電原理是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。

中文名

風(fēng)力發(fā)電原理

外文名

The principle of wind power generation

拼音

feng lì fā diàn yuán lǐ

地位

正在世界上形成一股熱潮

流行地點

芬蘭、丹麥等國家

優(yōu)勢

沒有燃料問題，不產(chǎn)生污染或輻射

風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，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。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，是一種特別好的發(fā)電方式。

工作原理

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(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)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；我國近幾年風(fēng)電產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)。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(jī)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(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：葉片用來接受風(fēng)力并通過機(jī)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(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(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。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護(hù)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(jī)械連接與功率傳遞水平軸風(fēng)機(jī)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(jī)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(jī)械裝置的過載。另一種為直驅(qū)型風(fēng)機(jī)槳葉不通過齒輪箱直接與電機(jī)相連風(fēng)機(jī)電機(jī)類型。

發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的動力機(jī)械，又稱風(fēng)車。廣義地說，它是一以大氣為工作介質(zhì)的能量利用機(jī)械。

機(jī)艙：機(jī)艙包容著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)。維護(hù)人員可以通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔進(jìn)入機(jī)艙。機(jī)艙左端是風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片及軸。

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(jī)上，每個轉(zhuǎn)子葉片的測量長度大約為20米，而且被設(shè)計得很像飛機(jī)的機(jī)翼。

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

低速軸：風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)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(yùn)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?！「咚佥S及其機(jī)械閘：高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運(yùn)轉(zhuǎn)，并驅(qū)動發(fā)電機(jī)。它裝備有緊急機(jī)械閘，用于空氣動力閘失效時，或風(fēng)力發(fā)電機(jī)被維修時。

發(fā)電機(jī)：通常被稱為感應(yīng)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，最大電力輸出通常為500至1500千瓦?！∑窖b置：借助電動機(jī)轉(zhuǎn)動機(jī)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。顯示了風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航。通常，在風(fēng)改變其方向時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)狀態(tài)的計算機(jī)，并控制偏航裝置。為防止任何故障（即齒輪箱或發(fā)電機(jī)的過熱），該控制器可以自動停止風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)操作員。

液壓系統(tǒng)：用于重置風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)。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(jī)具有水冷發(fā)電機(jī)。

塔：風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔載有機(jī)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?，F(xiàn)代600千瓦風(fēng)汽輪機(jī)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(dá)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

優(yōu)勢

風(fēng)力發(fā)電利用的是自然能源。相對火電、核電等發(fā)電要更加綠色、環(huán)保。