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风能应用概述

作者:LunWen 来源:中华论文网-免费论文下载 加入时间:2005-9-20


风能目前主要用于以下几方面:

1、风力提水

    风力提水自古至今一直得到较普遍的应用。至20世纪下半时,为解决农村、牧场的生活、灌溉和牲畜用水以及为了节约能 源,风力提水机有了很大的发展。现代风力提水机根据用途可以分为两类。一类是高扬程小流量的风力提水机,它与活塞泵相团 提取深井地下水,主要用于草原、牧区,为人畜提供饮水。另一类是低扬程大流量的风力提水机,它与螺旋泵相配,提取河水。 湖水或海水,主要用于农田灌溉、水产养殖或制盐。风力提水机在我国用途广阔,如“黄淮河平原的盐碱改造工程”就可大规模 采用风力提水机来改良土壤。

2、风力发电

    利用风力发电已越来越成为风能利用的主要形式,受到世界各国的高度重视,而且发展速度最快。风力发电通常有三种运行方式。一是独立运行方式,通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力,它用蓄电池蓄能,以保证无风时的用电。二是风力发电与其他发电方式(如柴油机发电)相结合,向一个单位或一个村庄或一个海岛供电。三是风力发电并人常规电网运行,向大电网提供电力;常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机,这是风力发电的主要发展方向。表1是美国小型风力发电系统的设计指标。

表1 是美国小型风力发电系统的设计指标

  1kw系统 8kw系统 40kw系统 输出功率 1kw以上、电压 120V、直流发电机与蓄电池配套使用 8kw以上 、60Hz, 120Q40V(与煤气发电系统连接) 三相、60Hz,240/480V (独立电源或与电力网连接) 额定风速 9m/s 9m/s 9m/s(水平轴形风车,转 速为400、800、1760r/min) 风速控制范围 尽可能宽,但要考虑经济性 尽可能宽 最高风速为27m/s以上 能经受风速 75m/s 75m/s 56m/s以上 使用年限 25年以上 25年以上 30年以上 可靠性 平均10年内无损坏     制造成本 1500美元/kw以下 750美元/kw 500美元/kw 主要设备 风机、传动机构、发电机、调节器(塔架、基建、蓄电池自由选择) 风机、传动机构、发电机、调节器、塔架(蓄电池、逆变器、其他设备、基建自由选择) 风机、传动机构、发电 机、调节器、塔架、动力输 出装置(基建自由选择) 3、风帆助航

    在机动船舶发展的今天,为节约燃油和提高航速,古老的风帆助航也得到了发展。航运大国日本已在万吨级货船上采用电脑控制的风帆助航,节油率达15%。

4、风力致热

    随着人民生活水平的提高,家庭用能中热能的需要越来越大,特别是在高纬度的欧洲、北美取暖,煮水是耗能大户。为解决家庭及低品位工业热能的需要,风力致热有了较大的发展。

    “风力致热”是将风能转换成热能。目前有三种转换方法。一是风力机发电,再将电能通过电阻丝发热,变成热能。虽然电能转换成热能的效率是 100%,但风能转换成电能的效率却很低,因此从能量利用的角度看,这种方法是不可取的。二是由风力机将风能转换成空气压缩能,再转换成热能,即由风力机带动一离心压缩机,对空气进行绝热压缩而放出热能。三是将风力机直接转换成热能。显然第三种方法致热效率最高。 风力机直接转换热能也有多种方法。最简单的是搅拌液体致热,即风力机带动搅拌器转动,从而使液体(水或油)变热(见下图)。“液体挤压致热”是用风力机带动液压泵,使液体加压后再从狭小的阻尼小孔中高速喷出而使工作液体加热。此外还有固体摩擦致热和涡电流致热等方法。 风力机还有多种用途,表2给出了风能利用装置的不同用途、它们的类型和大小。

风力热水装置示意图

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表2 风能利用装置的用途、类型和大小

用途 电力 热变换 机械力 (热除外) 其他 大 中 小 大 中 小 大 中 小 大 中 小 山区住房及野营地用电源     ○                   灯塔、航标电源     ○                   车站电源     ○                   通信中继站电源     ○                   高尔夫球场氛灯照明用电     ○                   电瓶车充电   ○ ○                   捕虫灯     ○                   海洋、森林、隧道工程用电   ○ ○                   农场、牧场灌溉用电               ○ ○       养鱼场、河池的增氧               ○ ○       提取井水                 ○       谷物和水产品的干燥         ○ ○             谷粒粉碎               ○ ○       温室取暖         ○               畜舍取暖         ○               垃圾、净水场的沉淀物干燥         ○               家庭照明用电                         家庭空调用电           ○             教育旅游用电                     ○ ○ 孤岛、偏僻地区电源                         海水淡化用电                         水的电解(氢)                         道路的融雪         ○             港湾内冷冻仓库用电         ○               电力系统用电 ○                       提水系统用电 ○                      DvNews