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風力發電機是將風能轉化為電能的裝置,主要由葉片,發電機,機械部件和電氣部件組成。根據旋轉軸的不同,風力發電機主要分為水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機兩類,目前市場上水平軸風力發電機佔主流位置。

1 風力發電機 -簡介

 儘管風力發電機多種多樣,但歸納起來可分為兩類:①水平軸風力發電機,風輪的旋轉軸與風向平行;②垂直軸風力發電機,風輪的旋轉軸垂直於地面或者氣流方向。

機械連接與功率傳遞水平軸風機槳葉通過齒輪箱及其高速軸與萬能彈性聯軸節相連,將轉矩傳遞到發電機的傳動軸,此

(圖)風力發電機風力發電機

聯軸節應按具有很好的吸收阻尼和震動的特性,表現為吸收適

MUCE垂直軸風力發電機
MUCE垂直軸風力發電機

量的徑向、軸向和一定角度的偏移,並且聯軸器可阻止機械裝置的過載。另一種為直驅型風機槳葉不通過齒輪箱直接與電機相連風機電機類型。

  風力發電機是將風能轉換為機械功的動力機械,又稱風車。廣義地說,它是一種以太陽為熱源,以大氣為工作介質的熱能利用發動機。
  許多世紀以來,風力發電機同水力機械一樣,作為動力源替代人力、畜力,對生產力的發展發揮過重要作用。近代機電動力的廣泛應用以及二十世紀50年代中東油田的發現,使風力機的發展緩慢下來。
  70年代初期,由於「石油危機」,出現了能源緊張的問題,人們認識到常規礦物能源供應的不穩定性和有限性,於是尋求清潔的可再生能源遂成為現代世界的一個重要課題。風能作為可再生的、無污染的自然能源又重新引起了人們重視。

2 風力發電機 -分類

根據風力發電機旋轉軸的區別,風力發電機可以分為水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機。

水平軸風力發電機水平軸風力發電機

水平軸風力發電機:旋轉軸與葉片垂直,一般與地面平行,旋轉軸處於水平的風力發電機。

垂直軸風力發電機:旋轉軸與葉片平行,一般與地面吹垂直,旋轉軸處於垂直的風力發電機。

 

垂直軸風力發電機垂直軸風力發電機

目前佔市場主流的是水平軸風力發電機,平時說的風力發電機通常也是指水平軸風力發電機。目前水平軸風力發電機的功率最大已經做到了5wm左右。垂直軸風力發電機雖然最早被人類利用,但是用來發電還是近10多年的事。與傳統的水平軸風力發電機相比,垂直軸風力發電機具有不用對風向,轉速低,無噪音等優點,但同時也存在起動風速高,結構複雜等缺點,這都制約了垂直軸風力發電機的應用。

根據定槳矩失速型風機和變速恆頻變槳矩風機的特點,國內目前裝機的電機一般分為二類:

非同步型

(1)籠型非同步發電機;功率為600/125kW  750kW  800kW  1250180kW

(圖)風力發電機風力發電機



定子向電網輸送不同功率的50Hz交流電;

(2)繞線式雙饋非同步發電機;功率為1500kW

定子向電網輸送50Hz交流電,轉子由變頻器控制,向電網間接輸送 有功或無功功率。

同步型

(1)永磁同步發電機;功率為750kW  1200kW 1500kW 由永磁體產生磁場,定子輸出經全功率整流逆變後向電網輸送50Hz交流電

(2)電勵磁同步發電機;由外接到轉子上的直流電流產生磁場,定子輸出經全功率整流逆變後向電網輸送50Hz交流電

3 風力發電機 -中國風力發電機發展情況

  2007年,全球風力發電的累計裝機容量已達9.41萬兆瓦,比上一年的7.42萬兆瓦增加27%。2007年,中國風電裝機為605萬千瓦,提前3年實現2010年的規劃目標;2001年到2007年的6年間,中國風電裝機增長了14倍;僅2007年一年,中國風電裝機就增加344.9萬千瓦,比中國風電有史以來的累積總量還多。隨著風電產業的高速發展,風電設備供不應求。
  2006年,中國共有風電機組6469台,其中兆瓦級機組佔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,新興市場的風電發展迅速。在國家政策支持和能源供應緊張的背景下,中國的風電特別是風電設備製造業也迅速崛起,已經成為全球風電最為活躍的場所。2006年全球風電資金中9%投向了中國,總額達16.2億歐元(約162.7億元人民幣)。2007年,中國風電裝機容量已排名世界第五。
  中國巨大的風電市場以及廉價的勞動力成本,吸引了大量國外風電巨頭紛紛在中國設廠,或採取與國內企業合資的方式,生產的產品都被貼上了中國製造的標籤。中國製造的風電設備產品佔據越來越大的市場份額,風機產品正在經歷一個由全球製造向中國製造的轉變。
  

4 風力發電機 -風力發電機原理

   是將風能轉換為機械功的動力機械,又稱風車。廣義地說,它是一種以太陽為熱源,以大氣為工作介質的熱能利用發動機。風力發電利用的是自然能源。相對柴油發電要好的多。但是若應急來用的話,還是不如柴油發電機。風力發電不可視為備用電源,但是卻可以長期利用。
  風力發電的原理,是利用風力帶動風車葉片旋轉,再透過增速機將旋轉的速度提升,來促使發電機發電。依據目前的風車技術,大約是每秒三公尺的微風速度(微風的程度),便可以開始發電。
  風力發電正在世界上形成一股熱潮,為風力發電沒有燃料問題,也不會產生輻射或空氣污染。
  風力發電在芬蘭、丹麥等國家很流行;中國也在西部地區大力提倡。小型風力發電系統效率很高,但它不是只由一個發電機頭組成的,而是一個有一定科技含量的小系統:風力發電機+充電器+數字逆變器。風力發電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要,各部分功能為:葉片用來接受風力並通過機頭轉為電能;尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能;轉體能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的功能;機頭的轉子是永磁體,定子繞組切割磁力線產生電能。
  風力發電機因風量不穩定,故其輸出的是13~25V變化的交流電,須經充電器整流,再對蓄電瓶充電,使風力發電機產生的電能變成化學能。然後用有保護電路的逆變電源,把電瓶里的化學能轉變成交流220V市電,才能保證穩定使用。
  通常人們認為,風力發電的功率完全由風力發電機的功率決定,總想選購大一點的風力發電機,而這是不正確的。目前的風力發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係。功率的大小更主要取決於風量的大小,而不僅是機頭功率的大小。在內地,小的風力發電機會比大的更合適。因為它更容易被小風量帶動而發電,持續不斷的小風,會比一時狂風更能供給較大的能量。當無風時人們還可以正常使用風力帶來的電能,也就是說一台200W風力發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。
  使用風力發電機,就是源源不斷地把風能變成我們家庭使用的標準市電,其節約的程度是明顯的,一個家庭一年的用電只需20元電瓶液的代價。而現在的風力發電機比幾年前的性能有很大改進,以前只是在少數邊遠地區使用,風力發電機接一個15W的燈泡直接用電,一明一暗並會經常損壞燈泡。而現在由於技術進步,採用先進的充電器、逆變器,風力發電成為有一定科技含量的小系統,並能在一定條件下代替正常的市電。山區可以藉此系統做一個常年不花錢的路燈;高速公路可用它做夜晚的路標燈;山區的孩子可以在日光燈下晚自習;城市小高層樓頂也可用風力電機,這不但節約而且是真正綠色電源。家庭用風力發電機,不但可以防止停電,而且還能增加生活情趣。在旅遊景區、邊防、學校、部隊乃至落後的山區,風力發電機正在成為人們的採購熱點。無線電愛好者可用自己的技術在風力發電方面為山區人民服務,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。


 

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