第一節(jié) 風(fēng)能資源
一、風(fēng)能
地球表面大量空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能。由于地面各處受太陽(yáng)輻照后氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的瑞典奧蘭島的風(fēng)車(chē)含量不同，因而引起各地氣壓的差異，在水平方向高壓空氣向低壓地區(qū)流動(dòng)，即形成風(fēng)。風(fēng)能資源決定于風(fēng)能密度和可利用的風(fēng)能年累積小時(shí)數(shù)。風(fēng)能密度是單位迎風(fēng)面積可獲得的風(fēng)的功率，與風(fēng)速的三次方和空氣密度成正比關(guān)系。據(jù)估算，全世界的風(fēng)能總量約1300億千瓦，中國(guó)的風(fēng)能總量約16億千瓦。風(fēng)能資源受地形的影響較大，世界風(fēng)能資源多集中在沿海和開(kāi)闊大陸的收縮地帶，如美國(guó)的加利福尼亞州沿岸和北歐一些國(guó)家，中國(guó)的東南沿海、內(nèi)蒙古、新疆和甘肅一帶風(fēng)能資源也很豐富。中國(guó)東南沿海及附近島嶼的風(fēng)能密度可達(dá)300瓦／米2（W／m2）以上，3～20米／秒風(fēng)速年累計(jì)超過(guò)6000小時(shí)。內(nèi)陸風(fēng)能資源最好的區(qū)域，沿內(nèi)蒙古至新疆一帶，風(fēng)能密度也在200～300W／m2，3～20米／秒風(fēng)速年累計(jì)5000～6000小時(shí)。這些地區(qū)適于發(fā)展風(fēng)力發(fā)電和風(fēng)力提水。新疆達(dá)坂城風(fēng)力發(fā)電站1992年已裝機(jī)5500千瓦，是中國(guó)最大的風(fēng)力電站。
二、風(fēng)能的優(yōu)缺點(diǎn)
1、風(fēng)能的優(yōu)點(diǎn)
1）風(fēng)力發(fā)電沒(méi)有燃料問(wèn)題，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染。
2）風(fēng)力儀器比太陽(yáng)能儀器便宜九成多。
3）風(fēng)能和陽(yáng)光一樣，是取之不盡，用之不竭的再生能源。
4）風(fēng)力分布廣泛，蘊(yùn)量巨大。
2、風(fēng)能的缺點(diǎn)
1）風(fēng)能密度低
這是風(fēng)能的一個(gè)重要缺陷，由于風(fēng)能來(lái)源于空氣的流動(dòng)，而空氣的密度是很小的，因此風(fēng)力的能量密度也很小，給其利用帶來(lái)一定的困難。
2）風(fēng)力不穩(wěn)定
由于氣流瞬息萬(wàn)變，因此風(fēng)的脈動(dòng)、日變化、季變化以至年際的變化都十分明顯，波動(dòng)很大，極不穩(wěn)定。正是由于風(fēng)力的這一特性，造成了風(fēng)機(jī)利用小時(shí)數(shù)明顯低于水電或火電機(jī)組。我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)的利用小時(shí)數(shù)一般為2300-2700小時(shí)/年，部分地區(qū)能夠達(dá)到3100小時(shí)/年。
3）風(fēng)能分布地區(qū)差異大
由于地形的影響，風(fēng)力的地區(qū)差異非常明顯。鄰近的區(qū)域，有利地形下的風(fēng)力往往是不利地形下的幾倍甚至幾十倍。因此，風(fēng)電場(chǎng)的選址非常重要。
4）環(huán)境問(wèn)題
風(fēng)電最大的環(huán)境問(wèn)題主要有噪音、觀瞻、鳥(niǎo)類(lèi)三個(gè)方面。1臺(tái)1兆瓦的風(fēng)機(jī)，在方圓300米內(nèi)的噪音是45分貝。有一些人堅(jiān)持認(rèn)為風(fēng)電有礙觀瞻。盡管緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片很少傷及鳥(niǎo)類(lèi)，但是在候鳥(niǎo)大批經(jīng)過(guò)時(shí)難免發(fā)生事故。
三、風(fēng)能的利用方式
風(fēng)能利用的三種主要方式，即風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)力提水與風(fēng)力制熱。目前，風(fēng)能開(kāi)發(fā)利用的主要方式是風(fēng)力發(fā)電，通過(guò)在風(fēng)電場(chǎng)中布置的風(fēng)電機(jī)組將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能并輸入電網(wǎng)，提供用戶(hù)使用。因此，風(fēng)電市場(chǎng)將直接影響風(fēng)能的發(fā)展。
1、采用風(fēng)力機(jī)械設(shè)備，把風(fēng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，直接為人們所利用，像風(fēng)力提水灌溉、飲牲畜。
2、采用風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能，這就是風(fēng)力發(fā)電。
不過(guò)，新一代的風(fēng)力機(jī)與老式的風(fēng)力機(jī)相比，有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，這主要表現(xiàn)為：抗風(fēng)暴的能力強(qiáng)，耐久可靠；可自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，采用計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)速；運(yùn)用近代航空技術(shù)，機(jī)械效率大大提高。新型風(fēng)輪機(jī)非常靈巧，采用高科技的玻璃纖維制成，具有先進(jìn)的變速裝置和電子控制裝置。稍大一些的風(fēng)輪機(jī)還有長(zhǎng)達(dá)5米，甚至更長(zhǎng)的葉片。目前，最新型的風(fēng)輪機(jī)每轉(zhuǎn)可發(fā)電300－750千瓦，而其體積大小只相當(dāng)于普通火力發(fā)電的千分之一。發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，儲(chǔ)能是關(guān)鍵，因?yàn)轱L(fēng)是間歇性的。簡(jiǎn)單的辦法是用蓄電池。強(qiáng)風(fēng)時(shí)發(fā)出的電輸入其中，風(fēng)不足時(shí)，再借助蓄電池帶動(dòng)直流電機(jī)并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，但幾百瓦的還可以，上千瓦的，甚至更大的，此法實(shí)為不便。另一種辦法是抽水法。強(qiáng)風(fēng)時(shí)帶動(dòng)抽水機(jī)，將水抽到高處的水庫(kù)，電力不足時(shí)，再把水庫(kù)的水放出來(lái)，通過(guò)水力發(fā)電來(lái)補(bǔ)充。目前，科學(xué)家正在 研究 壓縮空氣儲(chǔ)能和超導(dǎo)體儲(chǔ)能等方法，一旦成功，多變的風(fēng)將更加有效地被人類(lèi)所使用，給人們送來(lái)光明和溫暖。巨大的風(fēng)車(chē)，在運(yùn)行中要受到空氣動(dòng)力、重力和慣性力的作用，很容易產(chǎn)生破壞性振動(dòng)。近年來(lái)新崛起的非金屬?gòu)?fù)合材料，它重量輕，強(qiáng)度高，抗疲勞，耐腐蝕，可解決槳葉問(wèn)題。
我國(guó)的風(fēng)力資源十分豐富，僅次于俄羅斯和美國(guó)，居世界第三位。20世紀(jì)50年代，我國(guó)開(kāi)始 研究 風(fēng)力發(fā)電，已研制出風(fēng)力發(fā)電機(jī)和風(fēng)力拉水機(jī)。近年來(lái)，功率在千瓦以下的家用微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，已在北京、內(nèi)蒙、新疆、青海、山西、浙江等地成批生產(chǎn)。我國(guó)幅員遼闊，海岸線長(zhǎng)，風(fēng)力資源十分豐富。據(jù)有關(guān)氣象資料表明，我國(guó)大部分省、市、自治區(qū)，都有雄厚的風(fēng)力資源，尤其是西南邊疆。沿海地帶和東北、西北、華北地區(qū)，終年多風(fēng)，有的地方一年內(nèi)1／3的時(shí)間是大風(fēng)天。有人粗略估計(jì)，我國(guó)風(fēng)能總儲(chǔ)量為16億千瓦，其中可以利用的占10％。
四、世界各國(guó)大力開(kāi)發(fā)風(fēng)能的原因
1、能源問(wèn)題已成為當(dāng)今世界矚目的大事
煤、石油、天然氣等常規(guī)能源發(fā)生危機(jī)，供不應(yīng)求，不久即將枯竭，因此，各國(guó)都在大力開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能、生物能、核能、氫能等新能源。
2、風(fēng)能為太陽(yáng)能的一種形式，只要太陽(yáng)不滅，它就取之不盡，用之不竭。據(jù)估計(jì)全世界可利用的風(fēng)能約為10億千瓦，比水利資源多10倍。光陸地上的風(fēng)能就相當(dāng)于目前全部火力發(fā)電量的一半。
3、投資少，建成后使用價(jià)廉，且無(wú)污染
因此，古老的風(fēng)能煥發(fā)了青春，必將成為最有希望的能源之一。有人說(shuō)：“來(lái)之即可用，用后去無(wú)蹤，做功不受祿，世代無(wú)盡窮”。
五、風(fēng)能:最具開(kāi)發(fā)前景的新能源
風(fēng)能是最具開(kāi)發(fā)前景的新能源，風(fēng)能資源全球儲(chǔ)量為水能資源儲(chǔ)量的10倍，高達(dá)53萬(wàn)億千瓦時(shí)/年，其中，海上風(fēng)能資源的儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陸上風(fēng)能資源。理論上只要開(kāi)發(fā)風(fēng)能資源的50%即可滿(mǎn)足全球電力能源需求。風(fēng)能資源具有可再生、永不枯竭、無(wú)污染的特點(diǎn)，風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)的綜合社會(huì)效益高。風(fēng)電技術(shù)是目前開(kāi)發(fā)最成熟、成本最低廉、商業(yè)化運(yùn)作最成功的新能源技術(shù)。風(fēng)機(jī)大型化發(fā)展，到目前為止，風(fēng)電機(jī)組大型化進(jìn)程仍在加快，這是風(fēng)力發(fā)電成本下降的重要原因之一。目前風(fēng)電機(jī)組的壽命普遍達(dá)不到20年，維護(hù)成本較高，提高機(jī)組可靠性也是風(fēng)電成本下降的重要因素之一。海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)，海上風(fēng)速高于陸地并且穩(wěn)定，可利用風(fēng)能資源更豐富，但開(kāi)發(fā)難度增加，隨著風(fēng)電技術(shù)的進(jìn)步，海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)前景光明。
六、全球風(fēng)能資源狀況及分布
1、全球范圍內(nèi)距離地面80米處的觀測(cè)點(diǎn)中，有13%可以達(dá)到3級(jí)風(fēng)以上，即風(fēng)速為6.9米/秒，非常適合風(fēng)能的采集利用。據(jù)保守估計(jì)，地表可利用風(fēng)能被低估了19.8%。另外，在以前對(duì)風(fēng)能的 研究 中均有些低估了風(fēng)能資源在全球能源總資源中所占有的地位。
2、全球范圍內(nèi)距離地面80米處的觀測(cè)點(diǎn)中，平均風(fēng)速將達(dá)到4.59米/秒，其中3級(jí)及以上風(fēng)區(qū)地帶可達(dá)到8.44米/秒。在距離地面10米高處的觀測(cè)點(diǎn)中，整體平均風(fēng)速為3.31米/秒，3級(jí)及以上風(fēng)區(qū)平均風(fēng)速為6.53米/秒。
3、歐洲和北美有著較強(qiáng)的風(fēng)力（3級(jí)以上），海洋和南極洲則有著極廣的風(fēng)能覆蓋面，北海沿岸的北歐地區(qū)，南美的最南端及澳大利亞的塔斯馬尼亞島、加拿大和美國(guó)的東北及西海岸均屬于暴風(fēng)區(qū)領(lǐng)域，在利用風(fēng)能方面具有極大的潛力。
4、在80米高處，海上比陸地上的觀測(cè)點(diǎn)多90%符合利用風(fēng)能的要求；在80米高處，白天風(fēng)速要高于夜間，分別為4.96米/秒和4.85米/秒。只有當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)高度為120米時(shí)，夜間風(fēng)速才超過(guò)白天。
采用最小平方原理處理所采集到的數(shù)據(jù)比使用守恒系數(shù)法所得到的結(jié)果更具有權(quán)威性，同時(shí)最小平方原理預(yù)測(cè)的風(fēng)速值也要比守恒系數(shù)曲線所預(yù)測(cè)的值要大得多。據(jù)此，按在80米高度處6.9米/秒的風(fēng)速來(lái)計(jì)算，全球風(fēng)能可利用資源量為72萬(wàn)億千瓦。即使只成功利用了其中的20%，依然相當(dāng)于世界能源消費(fèi)量的總和或電力需求的7倍，但仍然有許多技術(shù)難題需要克服，才能真正充分發(fā)揮利用風(fēng)能的潛力。
七、中國(guó)風(fēng)能資源狀況及分布
1、風(fēng)能儲(chǔ)量
我國(guó)幅員遼闊，海岸線長(zhǎng)，風(fēng)能資源比較豐富。根據(jù)全國(guó)900多個(gè)氣象站陸地上離地10m高度資料進(jìn)行估算，全國(guó)平均風(fēng)功率密度為100W/m2，風(fēng)能資源總儲(chǔ)量約32.26億kW，可開(kāi)發(fā)和利用的陸地上風(fēng)能儲(chǔ)量有2.53億kW，近?？砷_(kāi)發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量有7.5億kW，共計(jì)約10億kW。如果陸上風(fēng)電年上網(wǎng)電量按等效滿(mǎn)負(fù)荷2000小時(shí)計(jì)，每年可提供5000億千瓦時(shí)電量，海上風(fēng)電年上網(wǎng)電量按等效滿(mǎn)負(fù)荷2500小時(shí)計(jì)，每年可提供1.8萬(wàn)億千瓦時(shí)電量，合計(jì)2.3萬(wàn)億千瓦時(shí)電量。
2、風(fēng)能資源分布
我國(guó)面積廣大，地形條件復(fù)雜，風(fēng)能資源狀況及分布特點(diǎn)隨地形、地理位置不同而有所不同。風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要分布在東南沿海及附近島嶼以及北部地區(qū)。另外，內(nèi)陸也有個(gè)別風(fēng)能豐富點(diǎn)，海上風(fēng)能資源也非常豐富。北部地區(qū)風(fēng)能豐富帶包括東北三省、河北、內(nèi)蒙古、甘肅、青海、西藏和新疆等。
中國(guó)有效風(fēng)功率密度分布圖
第二節(jié) 風(fēng)力發(fā)電特點(diǎn)、歷史與前景
一、風(fēng)力發(fā)電的歷史
世界風(fēng)力發(fā)電自70年代石油危機(jī)以后,發(fā)展速度開(kāi)始加快,各國(guó)都在積極研制、開(kāi)發(fā)100kW級(jí)以上的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。由于各國(guó)政府重視程度的不同,投入資金的多寡,風(fēng)電發(fā)展速度有快、有慢,技術(shù)水平有高、有低。其中發(fā)展較快的國(guó)家有:美國(guó)、德國(guó)、丹麥、荷蘭等。丹麥?zhǔn)鞘澜缟洗笮惋L(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)量最多的國(guó)家,出口量也居世界首位。裝機(jī)容量最多的國(guó)家是美國(guó),占世界風(fēng)電裝機(jī)容量的30%。近年來(lái),印度的風(fēng)電發(fā)展比較快,裝機(jī)容量?jī)H次于美國(guó)、德國(guó),已躍居世界第三位。從目前來(lái)看,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的技術(shù)是成熟的、質(zhì)量是可靠的,風(fēng)電發(fā)展?jié)摿σ彩蔷薮蟮摹?/p>
二、風(fēng)力發(fā)電特點(diǎn)
1、風(fēng)能是取之不盡，用之不竭的清潔，無(wú)污染，可再生能源
用它發(fā)電十分有利。與火力發(fā)電，燃油發(fā)電，核電相比它無(wú)需購(gòu)買(mǎi)燃料，也無(wú)需支付運(yùn)費(fèi)，更無(wú)需對(duì)發(fā)電殘?jiān)?，大氣進(jìn)行環(huán)保治理。風(fēng)力發(fā)電是綠色能源。風(fēng)力發(fā)電是財(cái)神爺。風(fēng)來(lái)，發(fā)電，生財(cái)。風(fēng)是財(cái)富。風(fēng)是大自然對(duì)人類(lèi)的無(wú)私奉獻(xiàn)。
2、風(fēng)力發(fā)電有很強(qiáng)的地域性
不是任何地方都可以建站的。它必須建在風(fēng)力資源豐富的地方。即風(fēng)速大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。風(fēng)力資源大小與地勢(shì)，地貌有關(guān)，山口，海島常是優(yōu)選地址。如新疆達(dá)板城，年平均風(fēng)速6。2米/秒，內(nèi)蒙古輝騰錫勒，年平均風(fēng)速為7。2米/秒，江西鄱陽(yáng)湖，年平均風(fēng)速7。6米/秒，河北張北，年平均風(fēng)速6。8米/秒，遼寧東港，年平均風(fēng)速6。7米/秒，廣東南澳，年平均風(fēng)速8。5米/秒，福建平潭島全縣年平均風(fēng)速8。4米/秒，平潭縣海潭島，年平均風(fēng)速為8。5米/秒，年可發(fā)電風(fēng)時(shí)數(shù)為3343小時(shí)，為目前中國(guó)之冠。(以上數(shù)字引自"全國(guó)風(fēng)力發(fā)電信息中心的并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)介紹")。南海的南沙群島，該島一年連續(xù)刮六級(jí)以上大風(fēng)有160天。在我國(guó)這樣的地方還有許多許多正等待我們?nèi)ヌ剿?，發(fā)現(xiàn)。
3、風(fēng)的季節(jié)性，決定了風(fēng)力發(fā)電在整個(gè)電網(wǎng)中處于"配角〃地位。對(duì)它的使用有三種運(yùn)行方式：
1）能源利用
風(fēng)力發(fā)電機(jī)，機(jī)群并網(wǎng)運(yùn)行。有風(fēng)發(fā)電，電能送入電網(wǎng)。無(wú)風(fēng)不發(fā)電。
2）無(wú)電網(wǎng)的高山，海島，牧區(qū)
風(fēng)力發(fā)電機(jī)與柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。有風(fēng)時(shí)風(fēng)力發(fā)電，無(wú)風(fēng)時(shí)柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電，對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)時(shí)時(shí)都有電。
3）同上無(wú)電網(wǎng)地區(qū)，要求不使用柴油發(fā)電，時(shí)時(shí)有電供應(yīng)
采用蓄電池儲(chǔ)能的AC-DC-AC，即交，直，交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。也就是有風(fēng)時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出交流電，經(jīng)整流為直流電對(duì)蓄電池充電。再利用電力電子器件制造的"逆變器〃將蓄電池中的直流電轉(zhuǎn)化為三相恒頻恒壓的交流電。這種系統(tǒng)多用在高山雷達(dá)站，微波中繼站，海洋燈塔，航標(biāo)燈場(chǎng)合。
三、風(fēng)力發(fā)電的原理
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)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開(kāi)始發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電沒(méi)有燃料問(wèn)題，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染。風(fēng)力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國(guó)家很流行；我國(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。
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(duì)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。通常人們認(rèn)為，風(fēng)力發(fā)電的功率完全由風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率決定，總想選購(gòu)大一點(diǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，而這是不正確的。目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)只是給電瓶充電，而由電瓶把電能貯存起來(lái)，人們最終使用電功率的大小與電瓶大小有更密切的關(guān)系。功率的大小更主要取決于風(fēng)量的大小，而不僅是機(jī)頭功率的大小。在內(nèi)地，小的風(fēng)力發(fā)電機(jī)會(huì)比大的更合適。因?yàn)樗菀妆恍★L(fēng)量帶動(dòng)而發(fā)電，持續(xù)不斷的小風(fēng)，會(huì)比一時(shí)狂風(fēng)更能供給較大的能量。當(dāng)無(wú)風(fēng)時(shí)人們還可以正常使用風(fēng)力帶來(lái)的電能，也就是說(shuō)一臺(tái)200W風(fēng)力發(fā)電機(jī)也可以通過(guò)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(fēng)力發(fā)電機(jī)，就是源源不斷地把風(fēng)能變成我們家庭使用的標(biāo)準(zhǔn)市電，其節(jié)約的程度是明顯的，一個(gè)家庭一年的用電只需20元電瓶液的代價(jià)。而現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電機(jī)比幾年前的性能有很大改進(jìn)，以前只是在少數(shù)邊遠(yuǎn)地區(qū)使用，風(fēng)力發(fā)電機(jī)接一個(gè)15W的燈泡直接用電，一明一暗并會(huì)經(jīng)常損壞燈泡。而現(xiàn)在由于技術(shù)進(jìn)步，采用先進(jìn)的充電器、逆變器，風(fēng)力發(fā)電成為有一定科技含量的小系統(tǒng)，并能在一定條件下代替正常的市電。山區(qū)可以借此系統(tǒng)做一個(gè)常年不花錢(qián)的路燈；高速公路可用它做夜晚的路標(biāo)燈；山區(qū)的孩子可以在日光燈下晚自習(xí)；城市小高層樓頂也可用風(fēng)力電機(jī)，這不但節(jié)約而且是真正綠色電源。家庭用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，不但可以防止停電，而且還能增加生活情趣。在旅游景區(qū)、邊防、學(xué)校、部隊(duì)乃至落后的山區(qū)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在成為人們的采購(gòu)熱點(diǎn)。無(wú)線電愛(ài)好者可用自己的技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電方面為山區(qū)人民服務(wù)，使人們看電視及照明用電與城市同步，也能使自己勞動(dòng)致富。
四、風(fēng)能發(fā)電的主要形式
風(fēng)能是一種干凈的、儲(chǔ)量豐富、可再生的能源。風(fēng)能發(fā)電的主要形式有三種：一是獨(dú)立運(yùn)行；二是風(fēng)力發(fā)電與其他發(fā)電方式(如柴油機(jī)發(fā)電)相結(jié)合；三是風(fēng)力并網(wǎng)發(fā)電。由于并網(wǎng)發(fā)電的單機(jī)容量大、發(fā)展?jié)摿Υ蟆?/p>
1、小型獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
小型獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般不并網(wǎng)發(fā)電，只能獨(dú)立使用，單臺(tái)裝機(jī)容量約為100瓦-5千瓦，通常不超過(guò)10千瓦。它的構(gòu)成為：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。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。因風(fēng)量不穩(wěn)定，故小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的是13～25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對(duì)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。
2、并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
德國(guó)、丹麥、西班牙等國(guó)家的企業(yè)開(kāi)發(fā)建立了評(píng)估風(fēng)力資源的測(cè)量及計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，發(fā)展變槳距控制及失速控制的風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)理論，采用新型風(fēng)力機(jī)葉片材料及葉片翼型，研制出變極、變滑差、變速恒頻及低速永磁等新型發(fā)電機(jī)，開(kāi)發(fā)了由微機(jī)控制的單臺(tái)及多臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的機(jī)群的自動(dòng)控制技術(shù)，從而大大提高了風(fēng)力發(fā)電的效率及可靠性。在此基礎(chǔ)上，風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)裝機(jī)容量可以達(dá)到600千瓦以上。不少?lài)?guó)家建立了眾多的中型及大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，并實(shí)現(xiàn)了與大電網(wǎng)的對(duì)接。
五、風(fēng)電的優(yōu)劣之處
1、風(fēng)電的優(yōu)點(diǎn)包括：
1）利用自然界的可再生能源，干凈無(wú)污染，無(wú)須燃料；
2）運(yùn)行成本低，風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)壽命約為20-25年，運(yùn)行和維護(hù)的費(fèi)用通常相當(dāng)于機(jī)組總成本的3%-5%；
3）建設(shè)周期短，若不計(jì)測(cè)風(fēng)，快者一年左右可建成。
2、它的主要不足有三：
1）選址時(shí)對(duì)自然環(huán)境(風(fēng)速)要求較高
光測(cè)風(fēng)階段就要?dú)v時(shí)一年以上；風(fēng)場(chǎng)占地面積通常在幾百畝到幾千畝，與火電相比，單位土地面積的發(fā)電出力相差較大(盡管風(fēng)機(jī)塔架周?chē)耐恋厝钥蛇M(jìn)行其它利用)；風(fēng)力大的地區(qū)通常人口稀少，離電力負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，對(duì)電網(wǎng)輸送要求較高；
2）出力不穩(wěn)定(取決于不可控的風(fēng)速)
利用小時(shí)數(shù)低(通常為2000小時(shí)/年左右)，通常認(rèn)為風(fēng)力發(fā)電量占電網(wǎng)總電量的比重不能過(guò)高(10-12%，也有人說(shuō)是20%)，否則會(huì)影響電網(wǎng)穩(wěn)定。2003年德國(guó)曾經(jīng)因?yàn)轱L(fēng)電出力驟減導(dǎo)致電價(jià)上漲20%。有些人認(rèn)為，丹麥的經(jīng)驗(yàn)表明，風(fēng)電能占到電網(wǎng)20%以上的發(fā)電量比重。其實(shí)不盡然。丹麥也有它的特殊情況。它的風(fēng)電夏季發(fā)電量?jī)H為冬季的一半，而夏季用電需求弱于冬季；夏季白天發(fā)電量較夜間大，白天用電需求正好也高于夜間；冬季夜間發(fā)電量最大，此時(shí)的用電需求正好也在高位。而在臺(tái)灣，夏天白天是全年用電高峰，此時(shí)風(fēng)電出力反而最低，僅及冬季的10%左右。我國(guó)大陸多數(shù)地區(qū)也是冬春季節(jié)風(fēng)速高，夏季風(fēng)速??；沿海地區(qū)還經(jīng)常受到臺(tái)風(fēng)的侵?jǐn)_(臺(tái)風(fēng)風(fēng)速過(guò)大，不利于發(fā)電)。
3）一次性投資較火電大，上網(wǎng)電價(jià)高于火電、水電
目前國(guó)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)的千瓦造價(jià)通常要8000-12000元，比西方還高，原因之一是進(jìn)口設(shè)備價(jià)格較貴。2002年，采用當(dāng)時(shí)先進(jìn)的風(fēng)電機(jī)組在最佳條件下，歐洲每千瓦裝機(jī)的投資成本為832歐元(現(xiàn)價(jià)折人民幣8428元)，每度電的成本為0.0388歐元(合人民幣不到0.4元/度，我國(guó)火電成本通常為0.15-0.25元/度左右)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，風(fēng)電成本將會(huì)下降。有 研究 稱(chēng)，預(yù)期風(fēng)電成本會(huì)從0.04歐元/度，下降至2010年的0.03歐分/度(假設(shè)裝機(jī)成本降至628歐元/千瓦)；到2020年，再降低至0.0234歐元/度(裝機(jī)成本為497歐元/千瓦)。屆時(shí)，風(fēng)力發(fā)電的成本已跟燃煤機(jī)組的成本相近。
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