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【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 近年来国家对于新能源风力发电技术的开发与利用非常重视,在此方面的投入也不断极大,同时还出台相关的优惠政策给予支持。在不断的探索与实践当中,我国风力发电技术也得以迅速提升,生成能力逐年加大。而且在风力发电科研攻关上的不懈努力,突破了很多技术难关。当前国内自主研发制造的风力发电设备市场前景广阔。自主风电设备的不断发展,对国内的风力发电技术与其发展规模起到了重要的促进作用。风力发电技术属于高科技、系统化、综合性的工程,风电机组控制系统的高速发展,对分离发电效率极其抗风险能力得到了进一步增强,使得风电质量得到了明显改善。现如今,世界主流风力发电技术已经在我国风力发电中普遍应用,同时还在积极研发更加新型,更加有效的风力发电新技术,以此来进一步提升风力发电的效率与质量。
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二、风力发电的原理及设备组成 (一)风力发电的原理 风力发电的基本原理就是通过技术和设备,进行能量的转换。但是在具体的实际应用中,涉及众多复杂的技术和设备。首先,风能本身是自然界存在的动能,但是具有随机性和不稳定性,通过风力发电机组能够捕获自然界的风能,然后将其变成风力发电机组自身的机械能,在利用机械能带动发电机工作,实现电能的生产[1]。就目前我国的风力发电技术形式现状来看,风力发电设备能够利用风速三米每秒的微风进行发电,在世界风力发电领域属于先进水平。由于风力发电将自然风能转化为电能,不需要消耗原材料,不会产生环境污染,因此在世界能源占有非常重要的地位。 (二)风力发电设备的组成 风力发电需要不同装置的配合,主要为风轮、发电机和铁塔。不同部位在风力发电过程中发挥着不同的功能。风轮是风能捕获的主要装置,通过巨大的叶片能够将自然风的动能变成旋转的机械能。所以我们常见的风轮都是类似于风车的形状。为了更好的实现能量的转化,提供转化的效率,风轮的材质必须要轻,旋转时摩擦力要小。同时为了抵抗强大风力的作用,需要具备一定的强度和刚度[2]。除此之外,风轮的性状也决定了其工作的性能,符合力学特征的外形也是风轮研发制作的关键内容。目前风力发电机组的风轮制作的主要材质为符合材料,如碳纤维等,使其能够发挥出更好的能量转化效果。 其次,就是铁塔,铁塔是支撑风轮的结构。由于风力受到地面障碍物的影响,其能量会一定程度降低,因此铁塔通常会修建较高的高度,使风轮能够受到更强的风力推动。铁塔的修建高度通常与风轮的直径相关,需要支持风轮正常工作,常规高度一般在六米到二十米之间[3]。最后,作为核心部位的发电机是进行电能生产的杆件设备,发电机工作的原理就是将风力转化的机械能进行二次转化,利用机械能带动风力发电机旋转,产生电能。在转化过程中,由于风轮转速受风力影响,旋转速度无法满足发电要求,所以需要通过升速装置提高转速,使其进行均匀的旋转,推动发电机产生相对稳定的电流。发电机是风力发电机组中科技含量最高的部分,涉及到众多电气设备和机电原理,是风力发电的核心,也是研究的重点。
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。
参考文献: [1]高敏.基于新能源发电风力发电技术的探讨[J].科技创新与应用,2018,30:137-138. [2]严丹霖.中国风电产业政策测量及效应评价研究[D].中国地质大学,2016. [3]蓝澜.新能源发电特性与经济性分析研究[D].华北电力大学,2014.