风能简介

风力发电机

　　风的形成

　　空气流动所形成的动能极为风能.风能使太阳能的一种转化形式.太阳的辐射造成地球表面受热不均,引起大气层中压力分布不均空气沿水平方向运动形风.风的形成乃是空气流动的结果。风能利用形成主要是将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能。风就是水平运动的空气，空气产生运动，主要是由于地球上各纬度所接受的太阳辐射强度不同而形成的。在赤道和低纬度地区，太阳高度角大，日照时间长，太阳辐射强度强，地面和大气接受的热量多、温度较高；再高纬度地区太阳高度角小，日照时间短，地面和大气接受的热量小，温度低。这种高纬度与低纬度之间的温度差异，形成了南北之间的气压梯度，使空气作水平运动，风应沿水平气压梯度方向吹，即垂直与等压线从高压向低压吹。地球在自转，使空气水平运动发生偏向的力，称为地转偏向力，这种力使北半球气流向右偏转，南半球向右偏转，所以地球大气运动除受气压梯度力外，还要受地转偏向里的影响。大气真实运动是这两力综合影响的结果。实际上，地面风不仅受这两个力的支配，而且在很大程度上受海洋、地形的影响，山隘和海峡能改变气流运动的方向，还能使风速增大，而丘陵、山地却磨擦大使风速减少，孤立山峰却因海拔高使风速增大。因此，风向和风速的时空分布较为复杂。在有海陆差异对气流运动的影响，在冬季，大陆比海洋冷，大陆气压比海洋高风从大陆吹向海洋。夏季相反，大陆比海洋热，风从海洋吹向内陆。这种随季节转换的风，我们称为季风。所谓的海陆风也是白昼时，大陆上的气流受热膨胀上升至高空流向海洋，到海洋上空冷却下沉，在近地层海洋上的气流吹向大陆，补偿大陆的上升气流，低层风从海洋吹向大陆称为海风，夜间（冬季）时，情况相反，低层风从大陆吹向海洋，称为陆风。 在山区由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡，夜间由平原或山坡吹向，前者称谷风，后者称为山风。这是由于白天山坡受热快，温度温度高于山谷上方同高度的空气温度，坡地上的暖空气从山坡流向谷地上方，谷地的空气则沿着山坡向上补充流失的空气，这时由山谷吹向山坡的风，称为谷风。夜间，山坡因辐射冷却，其降温速度比同高度的空气交快，冷空气沿坡地向下流入山谷，称为山风。当太阳幅射能穿越地球大气层时，大气层约吸收２*１０^16W的能量，其中一小部分转变成空气的动能。因为热带比极带吸收较多的太阳辐射能，产生大气压力差导致空气流动而产生「风」。至于局部地区，例如，在高山和深谷，在白天，高山顶上空气受到阳光加热而上升，深谷中冷空气取而代之，因此，风由深谷吹向高山；夜晚，高山上空气散热较快，于是风由高山吹向深谷。另一例子，如在沿海地区，白天由于陆地与海洋的温度差，而形成海风吹向陆地；反之，晚上陆风吹向海上。

　　风 力 发 电

　　风力发电机简介 国际上利用风力发电是本世纪发展壮大起来的，随着风电技术不断进步，容量逐步增大，单机容量已达几百千瓦，并有兆瓦级风力发电机问世，近十几年来风力发电机产品质量有了显著提高，作为一种新的，安全可靠的，干净的能源而受到国际上风资源丰富国家的关注与大规模开发。目前，世界上风电总装电容量约为7000MW，美国最多，约有1700MW。

　　中国是风资源丰富的国家，特别是新疆、内蒙古与沿海地区。我国风力发电在八十年代开始发展，初期大多是独立运行户用百瓦级风电机组，安装在边远，孤立无电地区供农牧民使用。近年来，大型并网风力发电机组引入我国，多台风电机组安装在风资源丰富地区组成风电场，接入地区电网供电，现在，我国并网风电机组装机总容量约为100MW。风电的优越性可归纳为下面五点：风力发电是一种干净的自然能源，没有常规能源（如煤电，油电）与核电会造成环境污染的问题。 风电技术日趋成熟，产品质量可靠，可用率已达95%以上，已是一种安全可靠的能源，风力发电的经济性日益提高，发电成本已接近煤电，低于油电与核电，若计及煤电的环境保护与交通运输的间接投资，则风电经济性将优于煤电。 风力发电场建设工期短，单台机组安装仅需几周，从土建、安装到投产，只需半年至一年时间，是煤电、核电无可比拟的。 投资规模灵活，有多少钱装多少机。目前商用大型风力发电机组一般为水平轴风力发电机，它由风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件所组成。风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气动性能优异的叶片（目前商业机组一般为2-3个叶片）装在轮毂上所组成，低速转动的风轮通过传动系统由增速齿轮箱增速，将动力传递给发电机。上述这些部件都安装在机舱平面上，整个机舱由高大的搭架举起，由于风向经常变化，为了有效地利用风能，必须要有迎风装置，它根据风向传感器测得的风向信号，由控制器控制偏航电机，驱动与塔架上大齿轮咬合的小齿轮转动，使机舱始终对风。风能是一种无污染的可再生能源，它取之不尽，用之不竭，随着生态环境的要求和能源的需要，新能源的开发日益受到重视，由于风力发电经济性日益改善，因此国家对风力发电已制定了发展计划，提出2000年风电装机40MW以上的奋斗目标，为二十一世纪大规模开发风电打下良好的基础。风车是人们最早用以转换能量的装置之一，波斯人和中国人在数千年前即己懂得使用风车，直到十二世纪时，欧洲才普遍利用风车研磨面粉和泵水。荷兰低地使用风车泵抽排水，其风车的功率可达５０HP。美国则使用较小型的风车灌溉田地和驱动发电机发电。 1920年代，人门开始研究利用风车作大规模发电。1931年，在苏联的Crimean Balaclava地方建造一座１００KW容量的风力发电机，此乃最早商业化的风力发电机。风车的种类很多，如依其形状及旋转轴的方向分，可归纳出两种最主要的型式： 水平轴式转子垂直轴式转子水平轴式转子（horizontal-axis rotor）此型转动轴与风向平行。若依轮页受力可分成升力（lift ）或阻力（drag）型；若依页数则单页﹑双页﹑三页或多页型；若依风向，则有逆风（upwind）和顺风（downwind）型，逆风型转子即页片正对著风向。大部分水平轴式风力轮页会随风向变化而调整位置。 2.垂直轴式转子（vertical-axis rotor）　此型转轴与风向成垂直。此型的优点为设计较简单，因为其不必随风向改变而转动调整方向。但此系统无法抽取大量风能?K需要大量材料是其缺点。此型有桶形（Savonius）转子和打蛋形（Darrieus）转子等。桶形转子是采用S型轮页，且大多为阻力型。轮页的旋转是依赖作用于顺风和逆风页片部分的阻力差。