基于新能源發(fā)電風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的探討

王杰

【摘 要】世界上的大部分能源都是有限的，過度開采就會造成資源枯竭的現(xiàn)象，比如礦石、煤炭資源等，這些都屬于十分珍貴的不可再生能源?；谶@種情況，各國都對于風(fēng)能等新型能源的開發(fā)十分重視，尤其是我國。我國雖然地大物博、資源豐富，但終有資源枯竭的一天。所以我國政府高度重視新型能源的開發(fā)，提倡可持續(xù)發(fā)展。本文針對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的優(yōu)越性與不足之處發(fā)表一些個人見解，希望能對于新資源開發(fā)利用有所幫助。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)力發(fā)電；可再生能源；探討

引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的迅速發(fā)展，人類對于能源的需求日益增多，依賴程度也越來越大。但是以往的常規(guī)能源，如煤炭、礦石等都屬于不可再生資源，數(shù)量有限。并且由于近年來的過度開采，這些資源已經(jīng)趨于枯竭，同時，這些常規(guī)能源對于環(huán)境的污染是非常大的。所以人類為了可持續(xù)發(fā)展以及對環(huán)境的保護(hù)，開始追求更為環(huán)保有效的可再生資源，風(fēng)能就是其中重要的一種。

一、我國的風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀

風(fēng)能等新型能源的發(fā)展與市場需求、國家政策支持以及技術(shù)水平的提高是密切相關(guān)的。在我國，政府對于風(fēng)力能源的開發(fā)十分重視，不斷加大對風(fēng)能開發(fā)的投入力度，包括資金、政策。經(jīng)過多年的投入積累，我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)迅速發(fā)展，生產(chǎn)水平不斷提高。加上我國科研學(xué)家的不懈努力，我國在攻克風(fēng)力發(fā)電的眾多難關(guān)中也取得了優(yōu)異的成績。中國自主研發(fā)制造的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備已經(jīng)逐漸有了廣闊的市場，設(shè)備的國產(chǎn)化也直接帶動了我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)以及模式生產(chǎn)運(yùn)營的高速發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是一項高科技的、系統(tǒng)的、綜合性的工程，先進(jìn)的風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)可以大幅度提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的效率與抗風(fēng)險能力，并且明顯改善風(fēng)電質(zhì)量。目前，我國采用的是世界上最主流的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，并且還在不斷研發(fā)更新型、更有效的新技術(shù)，以此來進(jìn)一步提升風(fēng)力發(fā)電的效率與質(zhì)量。

二、風(fēng)力發(fā)電的原理及類型

風(fēng)力發(fā)電所獲得的電力，是通過風(fēng)輪以及發(fā)電機(jī)將風(fēng)能經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化最終得來的，這就是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的工作原理。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的類型也有多樣，最主要的有兩種：

（一）水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)

風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)軸與氣流方向平行的被稱為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)也分為兩種類型，一為阻力型，二為升力型。阻力型的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)速度慢，而升力型的則較快，所以升力型水平軸風(fēng)電機(jī)的使用情況更多。同時，根據(jù)葉片等裝置的安裝位置的不同，水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)又分為兩種類型：一種是將葉片等裝置安裝在塔架后面的下風(fēng)向風(fēng)電機(jī)；另一種就是與它相反將葉片等裝置安裝在塔架前面的上風(fēng)向風(fēng)電機(jī)。同時，為了促使風(fēng)輪迎風(fēng)，后者還需要安裝調(diào)向裝置，前者則不需要。

水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)越點(diǎn)在于，可以使空氣中的氣流速度變快且更加集中，從而對于風(fēng)力能源的收集與使用效率更高；工藝成熟，所以對于風(fēng)能的利用率更高；不易失速；不足之處就在于：維修不便、噪音較大、塔架工藝復(fù)雜等。

（二）垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)

垂直軸風(fēng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸不同于平行軸風(fēng)電機(jī)，它是垂直于空氣中氣流或是地面方向的，葉片類似于飛機(jī)尾翼，從而使得效果更加穩(wěn)定。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)可分為兩種類型，一是阻力型風(fēng)電機(jī)，二是升力型風(fēng)電機(jī)。前者是利用發(fā)電機(jī)葉片被氣流穿過時產(chǎn)生的阻力作為工作動力，而后者則恰恰相反，是利用升力作為工作動力。在大部分情況下，升力型的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比于阻力型的效率會更高，這是由于葉片在工作過程中，升力會隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加，阻力卻會減小。

垂直軸風(fēng)電機(jī)相比于水平軸風(fēng)電機(jī)的優(yōu)勢在于發(fā)電機(jī)等裝置安裝在地上，所以維修和維護(hù)更加簡便；垂直軸風(fēng)電機(jī)可以接受任何方向的風(fēng)，所以無需在風(fēng)向改變的情況下重新對風(fēng)；并且垂直軸型相比于水平軸型結(jié)構(gòu)更加簡單，同時還減少了噪音的產(chǎn)生。

與此同時，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)也存在一定不足：與水平軸型相比，垂直軸型風(fēng)力發(fā)電機(jī)對技術(shù)水平的要求較高；并且由于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展歷史較長遠(yuǎn)，所以垂直軸型的效率比不上前者；難以自行啟動等。

三、風(fēng)力能源發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)

由于常規(guī)能源的趨于枯竭，所以風(fēng)能等新型能源的利用越來越多，那么利用風(fēng)能發(fā)電都存在什么優(yōu)缺點(diǎn)呢？

（一）優(yōu)點(diǎn)：

1、相比較于常規(guī)能源，風(fēng)能取之不盡，是可再生資源。所以利用風(fēng)力發(fā)電可以大大節(jié)省對于常規(guī)資源的使用。同時，由于技術(shù)的不斷進(jìn)步，風(fēng)力發(fā)電的效率正在逐步趕超常規(guī)能源發(fā)電，這使得對能源需求日益增加的經(jīng)濟(jì)社會可以更好更快的發(fā)展。

2、在過去，我們所使用的能源，例如煤炭，會對環(huán)境造成很大的污染：燃燒煤炭易造成溫室效應(yīng)，因為它燃燒的同時會釋放二氧化碳；如果用到煤炭來發(fā)電，還會產(chǎn)生氮氧化物，加重酸雨現(xiàn)象；同時燃燒后的煤炭殘留物若不合理處置，會造成土地污染。但是如果使用風(fēng)力來發(fā)電則不會出現(xiàn)這些情況，風(fēng)力能源屬于清潔能源，不會對環(huán)境造成污染，所以相比常規(guī)能源有巨大的優(yōu)越性。

3、相比于火力發(fā)電、核發(fā)電的的建設(shè)使用，風(fēng)力發(fā)電廠的建設(shè)周期更短。同等情況下，火力發(fā)電廠從建設(shè)到投入使用需要幾年的時間，核電更是需要十幾年，而風(fēng)力發(fā)電僅需要幾個月的時間。

4、風(fēng)力發(fā)電的建設(shè)規(guī)模更加靈活，可根據(jù)場地的資源情況選擇合適的機(jī)型與裝機(jī)容量，并且在陸地或者海上都可以建設(shè)，相比于其他方式更加簡便。同時，風(fēng)力能源發(fā)電運(yùn)行和維護(hù)的成本更低。

5、發(fā)展前景大。相比于常規(guī)能源使用的幾十年、上百年歷史，新能源發(fā)電技術(shù)還是不夠成熟，但是這也更加說明了這一新技術(shù)的發(fā)展前景無限廣闊。

（二）缺點(diǎn)：

1、土地資源占用。風(fēng)力發(fā)電想要產(chǎn)生更多的能源，就需要大量的土地來建設(shè)安裝風(fēng)力發(fā)電裝置，所以對于土地資源的占用較大。

2、對于地理環(huán)境的要求大。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的建設(shè)需選在地勢開闊、障礙物較少或者地勢高的地點(diǎn)，并且許多地方的風(fēng)力不夠穩(wěn)定會導(dǎo)致能量大小不穩(wěn)定。所以風(fēng)力發(fā)電不是適用于任何地點(diǎn)，這是一個很大的限制。

3、噪音污染。在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電時會產(chǎn)生巨大的噪音，干擾人們?nèi)粘Ｉ?、工作。所以在選址時，要選用空曠的地點(diǎn)來建設(shè)。

4、對于鳥類生存的干擾。以美國為例，當(dāng)美國在堪薩斯州建設(shè)大量風(fēng)力發(fā)電設(shè)備之后，當(dāng)?shù)氐乃呻u已經(jīng)逐漸消失，雖然已經(jīng)提出了“離岸發(fā)電”的解決方案，但是這會大大增加成本，所以這是一個值得各國思考的問題。

5、技術(shù)的不成熟。相比于常規(guī)能源使用，新能源風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠成熟。雖然科研學(xué)家一直在不斷努力研發(fā)新科技，但是仍有許多能源使用中的難題亟待解決。

結(jié)束語

對于風(fēng)能資源的開發(fā)利用我們必須高度重視起來，我國雖然資源豐富，但是總會有枯竭的一天。如今的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展迅速，對于能源的需求日益增多，這也就更加要求我們要大力開發(fā)新型能源；同時，許多年來，煤炭等常規(guī)能源對于環(huán)境的污染已經(jīng)引起人類的高度重視，為了生態(tài)環(huán)境的保護(hù)以及可持續(xù)發(fā)展理念，對于風(fēng)能等新型能源的使用將會是未來最主要的一個趨勢。

現(xiàn)如今，風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)還不夠成熟，以及這種技術(shù)一些特殊的限制，從而導(dǎo)致了人類對于風(fēng)能的使用還不夠完善?；谶@一點(diǎn)，世界各國政府應(yīng)加大對于風(fēng)能等新型能源的投入力度，一步步研發(fā)出更加優(yōu)越、有效的新技術(shù)，為人類的發(fā)展與環(huán)境的保護(hù)提供更加良好的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]高敏.基于新能源發(fā)電風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018，30：137-138.

[2]嚴(yán)丹霖.中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)政策測量及效應(yīng)評價研究[D].中國地質(zhì)大學(xué)，2016.

[3]藍(lán)瀾.新能源發(fā)電特性與經(jīng)濟(jì)性分析研究[D].華北電力大學(xué)，2014.

[4]孟志輝，劉美.關(guān)于現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電中的變速發(fā)電技術(shù)的探討[J].科技展望，2014，16：115.

[5]邵淵淵.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的問題與探討[J].通訊世界，2017，02：142-143.

（作者單位：天津城市建設(shè)管理職業(yè)技術(shù)學(xué)院）