• --热烈祝贺我会联办的科普活动被中国科协评为--优秀科普活动

          12月21日,中国科学技术协会办公厅印发《关于对2020年全国科普日有关组织单位和活动予以表扬的通知》(科协办函普字【2020】158号), 、南京工程学会和江苏省学会服务中心联办的“2020年全国科普日暨第一届‘天印筑梦·科普智行’”活动,被评为优秀科普活动。

    当前位置: 首 页 > >

    风机叶片转一圈能发几度电?发电量多少取决于什么?

    时间:2020/3/30 16:04:46    浏览次数:45037    字体:   

    现在比较主流的清洁能源发电方式有水利风力,还有太阳能,而这三种发力方式中水利已经相当成熟,并且发电效率也十分迅速,适用于大部分地区,而对于一些建设堤坝和河道比较困难的地方来说,用水力发电这种方式显然就是不适用的,不仅成本过于高昂,同时转化率也不高。而风力发电这种方式主要是应用于一些比较空旷的西北地区在这里建立风力发电场之后,就可以凭借天然的风力能源来进行发电。
       说到风力发电,不少人都会觉得挺有意思。我们都知道,每个风能发电机上面都装有三个扇叶,看起来像个大风车,造型奇特,这些扇叶在转动时并不会非常迅速,所以有的人就觉得它转一圈所产生的电能是很少的,那你知道这些大风车转动一圈到底能产生多少电吗?
       很多人可能在想,如果风力不是持续不断并且保持一定强度的话,这种发电方式起步就很不靠谱吗?万一有一段时间一直都没有风,那么岂不是就会让这个发电厂停转,事实上我们国家有许多地方是整天都会有大风的,并且这些风车的结构也会建设得利于这些发电设备的运转。而很多朋友都好奇的这些发电机的功率方面其实也并不是太差,首先这种风能是完全无害的,他不管是在发电之前还是发电之后都不会产生对环境有害的物质,其次就是它的发电功率,相对来说也比较稳定,一般这种发电机大概一个小时左右可以发电2000度,而扇叶转过一圈的时间大概是3秒多,60分钟的时间平均算下来每秒钟可以发0.56度电,那么它每转一圈就可以发电1.94度了。这种发电机虽然单个功率看上去并不是那么高,但是发电机数量达到一定程度之后,每小时能够提供的电量对于当地的人们使用来说是足够的。
       根据风能发电机的旋转轴不同,风能发电机又分为水平轴风力发电机,和垂直轴风力发电机两种,而风力发电机发电的原理其实很简单,就是风吹动了风能发电机的巨大叶片产生了动能,然后通过内部的发电机转换成了电能,在这转化的过程中,并没有产生什么有害物质,所以可以很好的保护地球的环境。
       在所有的风能发电机中,根据风能发电机的功率大,风能发电机每转动一次产生的电能也各不相同,比如最为常见的2MW的直驱型风能发电机,在风能充足稳定的情况下,风力电机每60分钟就能形成2000度的电,而扇叶每转一圈需要3.5秒的时间,60分钟也就是3600秒,所以发电机每秒形成的电量就是0.56度,那么风能发电机的风扇每转动一圈所产生的电量就是0.56×3.5秒,也就是1.94度电。
       风力发电机是将风能转换为机械功,机械功带动转子旋转,最终产生电能的电力设备。丹麦的V164,高达220米,上面安装有3个巨型叶片,每个叶片长达80米。一天24小时能发电26万度,足够满足数百户家庭1个月的用电量。
       但是问题来了,我们平时看到的风机转得这么慢能发电吗,发电量真的有那么多吗?
       大家都玩过手摇发电手电筒吧,使劲的摇几下,手电真的能亮一会,但是持续的时间并不长。当然,风机并不同于这种手摇玩具,它真的在发电!
       其实,风机叶片转速慢的原因很简单,这跟自身的重量以及风速有很大关系。越大型的风机,叶片越长,重量越大,转得越慢。1.5兆瓦风机叶片重约6吨,是0.75兆瓦风机叶片的1.8倍,但每分钟才转18圈,只有0.75兆瓦风机的3/4。风机叶片的转速跟风速也有很大关系,风速越快,风机转得越快。1.5兆瓦风机在风速达到3米每秒时,就可以通过转动齿轮提高转速,从而带动发电机发电。
       那么,风机叶片转速能不能随着风速的增加而无限增大呢?那肯定不是。
       当风速超过风机限定速度时,风机就要停止工作。因为如果转速过快,离心率大大增强,惯性趋势会打破风机自身的平衡,叶片就容易折断。
       因此,每种型号的风机都有最大转速。当风速过快时,就需要后台操作电脑,停止运行风机,减少自身惯性带来的破坏和磨损。这就相当于两辆相同的汽车,一辆速度是30千米每小时,一个200千米每小时,哪个刹车更容易一个道理。所以,扇叶转动慢能更有效保护风机不受伤害。
       事实上,风机发电量不取决于叶片旋转的快慢。在叶片恒定转速的情况下,叶片受力增加,功率就会增加。风机的叶片越大,功率越大,相应发电量就越多。比如,1.5兆瓦风机在满功率发电的情况下,一小时能发1500度电。以一个三口之家在夏季高峰季平均每天用30度电计算,差不多能用50天。
       风力发电的种类
       尽管风力发电机多种多样,但归纳起来可分为两类:
       ①水平轴风力发电机,风轮的旋转轴与风向平行;
       ②垂直轴风力发电机,风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。
       水平轴风力发电机
       水平轴风力发电机可分为升力型和阻力型两类。升力型风力发电机旋转速度快,阻力型旋转速度慢。对于风力发电,多采用升力型水平轴风力发电机。大多数水平轴风力发电机具有对风装置,能随风向改变而转动。对于小型风力发电机,这种对风装置采用尾舵,而对于大型的风力发电机,则利用风向传感元件以及伺服电机组成的传动机构。
       风力机的风轮在塔架前面的称为上风向风力机,风轮在塔架后面的则成为下风向风机。水平轴风力发电机的式样很多,有的具有反转叶片的风轮,有的再一个塔架上安装多个风轮,以便在输出功率一定的条件下减少塔架的成本,还有的水平轴风力发电机在风轮周围产生漩涡,集中气流,增加气流速度。
       垂直轴风力发电机
       垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风,在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势,它不仅使结构设计简化,而且也减少了风轮对风时的陀螺力。
       利用阻力旋转的垂直轴风力发电机有几种类型,其中有利用平板和被子做成的风轮,这是一种纯阻力装置;S型风车,具有部分升力,但主要还是阻力装置。这些装置有较大的启动力矩,但尖速比低,在风轮尺寸、重量和成本一定的情况下,提供的功率输出低。

    Baidu
    map