從玩具到發(fā)電設備,，“大風車”的樣子幾乎沒有多少變化,。然而,，當“風電輪”聞風而動的時候,，大自然的力量就被人們據(jù)為己有了,。 除水力發(fā)電技術外,，風力發(fā)電是新能源發(fā)電技術中最成熟,、最具大規(guī)模開發(fā)和最有商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式,。在全球生態(tài)環(huán)境惡化和化石能源逐漸枯竭的雙重壓力下,，對新能源的研究和利用已成為全球各國關注的焦點,。 由于在改善生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),、促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展等方面的突出作用,，目前世界各國都在大力發(fā)展和研究風力發(fā)電及其相關技術。 如今,，很多科普機構(gòu)已經(jīng)將風電原理制作成動畫或視頻的形式,，現(xiàn)在就讓我們跟隨動畫的講解，看看大風車是怎么變身“風電輪”的吧,。 風力發(fā)電機是將風能轉(zhuǎn)換為機械功的動力機械,，又稱風車。廣義地說,，它是一以大氣為工作介質(zhì)的能量利用機械,。 風力發(fā)電的原理，簡單來講,，就是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn),，再通過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，從而帶動安裝在風車上的發(fā)電機發(fā)電,。目前的風電技術,，僅需每秒三公尺的風速（微風的程度），便可以開始發(fā)電,。 常見的風車機艙包容著風力發(fā)電機的關鍵設備,，包括齒輪箱、發(fā)電機,。其中齒輪箱可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的50倍,；發(fā)電機通常被稱為感應電機或異步發(fā)電機,，在現(xiàn)代風力發(fā)電機上,，最大電力輸出通常為500~1500千瓦,。 維護人員可以通過風力發(fā)電機塔進入機艙。機艙左端是風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子,，即轉(zhuǎn)子葉片及軸,。 轉(zhuǎn)子葉片的作用顯而易見，它負責捕獲風,，并將風力傳送到轉(zhuǎn)子軸心?，F(xiàn)代600千瓦風力發(fā)電機上，每個轉(zhuǎn)子葉片的測量長度大約為20米,，而且被設計得很像飛機的機翼,。 轉(zhuǎn)子軸心附著在風力發(fā)電機的低速軸上。風力發(fā)電機的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起,。在現(xiàn)代600千瓦風力發(fā)電機上,，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當慢，大約為19~30轉(zhuǎn)/分鐘,。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導管,，來激發(fā)空氣動力閘的運行。 高速軸可以1500轉(zhuǎn)/分鐘的速度運轉(zhuǎn),，并驅(qū)動發(fā)電機,。它裝備有緊急機械閘，用于空氣動力閘失效時,，或風力發(fā)電機被維修時,，緊急停機之用。 借助電動機轉(zhuǎn)動機艙,，偏航裝置始終保持轉(zhuǎn)子正對著風來的方向,。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過風向標來感覺風向,。通常,，在風改變其方向時，風力發(fā)電機一次只會偏轉(zhuǎn)幾度,。 電子控制器包含一臺不斷監(jiān)控風力發(fā)電機狀態(tài)的計算機,，同時控制偏航裝置。為防止任何故障（即齒輪箱或發(fā)電機的過熱）,，該控制器可以自動停止風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)動,，并通過電話調(diào)制解調(diào)器呼叫風力發(fā)電機操作員。 冷卻元件一般包含一個風扇和一個油冷卻元件,，風扇用于冷卻發(fā)電機,，油冷卻元件用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油。另外，一些風力發(fā)電機還裝配有水冷發(fā)電機,。 風力發(fā)電機負載機艙及轉(zhuǎn)子的部分稱作塔,，通常高塔具有優(yōu)勢，因為離地面越高,，風速越大?，F(xiàn)代600千瓦風汽輪機的塔高為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)部的梯子到達塔頂,。格狀的塔的優(yōu)點在于它比較便宜,。 風力發(fā)電機常裝有風速計及風向標，它們用于測量風速及風向,。 風力發(fā)電機因風量不穩(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,，使風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成化學能。然后用有保護電路的逆變電源,，把電瓶里的化學能轉(zhuǎn)變成交流220V市電,，才能保證穩(wěn)定使用。 風力發(fā)電在擺脫對化石能源的過度依賴,、緩解中國能源緊缺,、改善生態(tài)環(huán)境和擴大社會效益等方面將作出較大的貢獻。風電作為我國今后大力重點發(fā)展的3類新能源之一,，將具有廣闊的發(fā)展和應用前景,。 轉(zhuǎn)自求是理論網(wǎng)-科學普及 |