基于新能源发电风力发电技术的探讨

作者:未知

  【摘 要】世界上的大部分能源都是有限的,过度开采就会造成资源枯竭的现象,比如矿石、煤炭资源等,这些都属于十分珍贵的不可再生能源。基于这种情况,各国都对于风能等新型能源的开发十分重视,尤其是我国。我国虽然地大物博、资源丰富,但终有资源枯竭的一天。所以我国政府高度重视新型能源的开发,提倡可持续发展。本文针对风力发电技术的优越性与不足之处发表一些个人见解,希望能对于新资源开发利用有所帮助。
  【关键词】风力发电;可再生能源;探讨
  引言
  随着经济社会的迅速发展,人类对于能源的需求日益增多,依赖程度也越来越大。但是以往的常规能源,如煤炭、矿石等都属于不可再生资源,数量有限。并且由于近年来的过度开采,这些资源已经趋于枯竭,同时,这些常规能源对于环境的污染是非常大的。所以人类为了可持续发展以及对环境的保护,开始追求更为环保有效的可再生资源,风能就是其中重要的一种。
  一、我国的风力发电现状
  风能等新型能源的发展与市场需求、国家政策支持以及技术水平的提高是密切相关的。在我国,政府对于风力能源的开发十分重视,不断加大对风能开发的投入力度,包括资金、政策。经过多年的投入积累,我国风力发电技术迅速发展,生产水平不断提高。加上我国科研学家的不懈努力,我国在攻克风力发电的众多难关中也取得了优异的成绩。中国自主研发制造的风力发电设备已经逐渐有了广阔的市场,设备的国产化也直接带动了我国风力发电技术以及模式生产运营的高速发展。风力发电技术是一项高科技的、系统的、综合性的工程,先进的风电机组控制系统可以大幅度提高风力发电系统的效率与抗风险能力,并且明显改善风电质量。目前,我国采用的是世界上最主流的风力发电技术,并且还在不断研发更新型、更有效的新技术,以此来进一步提升风力发电的效率与质量。
  二、风力发电的原理及类型
  风力发电所获得的电力,是通过风轮以及发电机将风能经过一系列转化最终得来的,这就是风力发电技术的工作原理。
  风力发电机的类型也有多样,最主要的有两种:
  (一)水平轴风力发电机
  风轮旋转轴与气流方向平行的被称为水平轴风力发电机。水平轴风力发电机也分为两种类型,一为阻力型,二为升力型。阻力型的风轮旋转速度慢,而升力型的则较快,所以升力型水平轴风电机的使用情况更多。同时,根据叶片等装置的安装位置的不同,水平轴风力发电机又分为两种类型:一种是将叶片等装置安装在塔架后面的下风向风电机;另一种就是与它相反将叶片等装置安装在塔架前面的上风向风电机。同时,为了促使风轮迎风,后者还需要安装调向装置,前者则不需要。
  水平轴风力发电机的优越点在于,可以使空气中的气流速度变快且更加集中,从而对于风力能源的收集与使用效率更高;工艺成熟,所以对于风能的利用率更高;不易失速;不足之处就在于:维修不便、噪音较大、塔架工艺复杂等。
  (二)垂直轴风力发电机
  垂直轴风电机的旋转轴不同于平行轴风电机,它是垂直于空气中气流或是地面方向的,叶片类似于飞机尾翼,从而使得效果更加稳定。垂直轴风力发电机可分为两种类型,一是阻力型风电机,二是升力型风电机。前者是利用发电机叶片被气流穿过时产生的阻力作为工作动力,而后者则恰恰相反,是利用升力作为工作动力。在大部分情况下,升力型的垂直轴风力发电机相比于阻力型的效率会更高,这是由于叶片在工作过程中,升力会随着转速的增加而增加,阻力却会减小。
  垂直轴风电机相比于水平轴风电机的优势在于发电机等装置安装在地上,所以维修和维护更加简便;垂直轴风电机可以接受任何方向的风,所以无需在风向改变的情况下重新对风;并且垂直轴型相比于水平轴型结构更加简单,同时还减少了噪音的产生。
  与此同时,垂直轴风力发电机也存在一定不足:与水平轴型相比,垂直轴型风力发电机对技术水平的要求较高;并且由于水平轴风力发电机的发展历史较长远,所以垂直轴型的效率比不上前者;难以自行启动等。
  三、风力能源发电的优缺点
  由于常规能源的趋于枯竭,所以风能等新型能源的利用越来越多,那么利用风能发电都存在什么优缺点呢?
  (一)优点:
  1、相比较于常规能源,风能取之不尽,是可再生资源。所以利用风力发电可以大大节省对于常规资源的使用。同时,由于技术的不断进步,风力发电的效率正在逐步赶超常规能源发电,这使得对能源需求日益增加的经济社会可以更好更快的发展。
  2、在过去,我们所使用的能源,例如煤炭,会对环境造成很大的污染:燃烧煤炭易造成温室效应,因为它燃烧的同时会释放二氧化碳;如果用到煤炭来发电,还会产生氮氧化物,加重酸雨现象;同时燃烧后的煤炭残留物若不合理处置,会造成土地污染。但是如果使用风力来发电则不会出现这些情况,风力能源属于清洁能源,不会对环境造成污染,所以相比常规能源有巨大的优越性。
  3、相比于火力发电、核发电的的建设使用,风力发电厂的建设周期更短。同等情况下,火力发电厂从建设到投入使用需要几年的时间,核电更是需要十几年,而风力发电仅需要几个月的时间。
  4、风力发电的建设规模更加灵活,可根据场地的资源情况选择合适的机型与装机容量,并且在陆地或者海上都可以建设,相比于其他方式更加简便。同时,风力能源发电运行和维护的成本更低。
  5、发展前景大。相比于常规能源使用的几十年、上百年历史,新能源发电技术还是不够成熟,但是这也更加说明了这一新技术的发展前景无限广阔。
  (二)缺点:
  1、土地资源占用。风力发电想要产生更多的能源,就需要大量的土地来建设安装风力发电装置,所以对于土地资源的占用较大。
  2、对于地理环境的要求大。风力发电设备的建设需选在地势开阔、障碍物较少或者地势高的地点,并且许多地方的风力不够稳定会导致能量大小不稳定。所以风力发电不是适用于任何地点,这是一个很大的限制。
  3、噪音污染。在进行风力发电时会产生巨大的噪音,干扰人们日常生活、工作。所以在选址时,要选用空旷的地点来建设。
  4、对于鸟类生存的干扰。以美国为例,当美国在堪萨斯州建设大量风力发电设备之后,当地的松鸡已经逐渐消失,虽然已经提出了“离岸发电”的解决方案,但是这会大大增加成本,所以这是一个值得各国思考的问题。
  5、技术的不成熟。相比于常规能源使用,新能源风力发电的技术还远远不够成熟。虽然科研学家一直在不断努力研发新科技,但是仍有许多能源使用中的难题亟待解决。
  结束语
  对于风能资源的开发利用我们必须高度重视起来,我国虽然资源丰富,但是总会有枯竭的一天。如今的经济社会发展迅速,对于能源的需求日益增多,这也就更加要求我们要大力开发新型能源;同时,许多年来,煤炭等常规能源对于环境的污染已经引起人类的高度重视,为了生态环境的保护以及可持续发展理念,对于风能等新型能源的使用将会是未来最主要的一个趋势。
  现如今,风力發电的技术还不够成熟,以及这种技术一些特殊的限制,从而导致了人类对于风能的使用还不够完善。基于这一点,世界各国政府应加大对于风能等新型能源的投入力度,一步步研发出更加优越、有效的新技术,为人类的发展与环境的保护提供更加良好的保障。
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  (作者单位:天津城市建设管理职业技术学院)
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