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風(fēng)力發(fā)電站的選址和設(shè)想論文
摘要 風(fēng)力發(fā)電站選址于集聚風(fēng)力地形的進出風(fēng)口，在風(fēng)口處安裝帶有逆止閥并可接收多向的來風(fēng)取風(fēng)裝置，且用構(gòu)筑物把風(fēng)集聚和引向比其高程高的半山腰或山頂上已安裝單向功率較大的風(fēng)力正負(fù)電荷采集電機組，直接對蓄電池進行充電，或送到用戶。
關(guān)鍵詞 風(fēng)力發(fā)電站；逆止閥裝置；集聚風(fēng)力；正負(fù)電荷采集機；潔凈能源
現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電站大多數(shù)采用未經(jīng)改造的自然風(fēng)進行發(fā)電，其年平均風(fēng)速在3m／s以上，運行風(fēng)速達到4m／s以上，單機出率只有幾百至幾千千瓦。如果采用多臺發(fā)電機聯(lián)合運行發(fā)電，就每臺機組之間縱橫相距20～30m，不僅需要比較寬闊的場地，而且，單機容量少，每千瓦(Kw)投資高，因此，阻礙了風(fēng)力發(fā)電站的發(fā)展。為此，如何選擇風(fēng)力發(fā)電站站址和集聚風(fēng)力就成為我們研究的課題。
風(fēng)力的產(chǎn)生是由于太陽能照射作用，使地表巖石、海洋、砂灘、森林間產(chǎn)生不同的溫度，致使空氣產(chǎn)生對流，同時，星球的萬有引力作用和地球自轉(zhuǎn)作用，會產(chǎn)生夏炎冬寒、白暖夜涼、地表熱高空冷，造成不同時節(jié)不同的風(fēng)向和風(fēng)力，另外，地形地貌對風(fēng)向和風(fēng)力聚集也有一定的影響，因此，風(fēng)力發(fā)電站象筑壩蓄水發(fā)電站一樣，需要進行選址和集聚風(fēng)力構(gòu)筑物建設(shè)，才能充分發(fā)揮風(fēng)力發(fā)電的高效節(jié)能作用。對風(fēng)力發(fā)電站進行選址來說，一搬選在較大盆地的風(fēng)力進出口或較大海洋湖泊的風(fēng)力進出口等，具體體現(xiàn)在高山環(huán)繞盆地(或海洋或湖泊)的狹谷低處，或有貫穿環(huán)山巖溶巖洞處，這樣，可獲得較大的風(fēng)力；對集聚風(fēng)力構(gòu)筑物建設(shè)來說，一搬在風(fēng)力進出口處，建設(shè)帶有逆止閥取風(fēng)裝置和風(fēng)口由下往上建設(shè)、風(fēng)口斷面積按風(fēng)流速運動的規(guī)律由大逐漸變小建設(shè)，使風(fēng)速達到風(fēng)力發(fā)電機運轉(zhuǎn)速度和提高風(fēng)的單位面積的風(fēng)力能量。
風(fēng)力的流動受到地形地貌的變化而變化，同時，風(fēng)力的流速受到季節(jié)變化而變化。因此，在選址上要考慮下列問題：
(1)峽谷進出口風(fēng)力較大地址，如環(huán)山盆地與低洼地形(包括湖泊、海洋、平原、沙漠等)之間空氣交流的峽谷處，對太陽能形成不同溫差地形空氣交流場的峽谷處，常形成空氣對流的山谷處等
(2)可建設(shè)集聚風(fēng)力構(gòu)筑物和安裝風(fēng)力發(fā)電機組地形；
(3)處于用電中心；
(4)可修建交通道路，便于材料的運輸和電站的管理；
(5)年平均風(fēng)速在3m／s以上，運行風(fēng)速達為4m／s以上的時間達4000小時以上。
而在集聚風(fēng)力構(gòu)筑物建設(shè)上，則要考慮下列問題：
(1)具備布置帶有逆止閥的雙向收集風(fēng)能構(gòu)筑物地形；
(2)具備布置集聚風(fēng)力并引風(fēng)向半山腰或山頂上安裝單向風(fēng)力發(fā)電機組的聚風(fēng)能構(gòu)筑物地形；
(3)具備布置風(fēng)力發(fā)電機組廠房和變電輸送場地；
(4)具備布置風(fēng)力發(fā)電站的施工和安裝場地；
(5)構(gòu)筑物滿足風(fēng)力電站的受力要求。
在風(fēng)力發(fā)電站設(shè)計中，由于風(fēng)力發(fā)電站地址處的風(fēng)力風(fēng)向隨著時間季節(jié)變化而變化，至少存在著兩個方向的風(fēng)力流向問題，如在寬闊場地，可采用風(fēng)向跟蹤技術(shù)，但在峽谷的風(fēng)口處，采用風(fēng)向跟蹤技術(shù)不現(xiàn)實。如果采用單向風(fēng)力發(fā)電，就浪費約一半的風(fēng)力。如果采用雙向發(fā)電機組發(fā)電，就增加約一倍的成本。如果在風(fēng)口處安裝帶有逆止閥取風(fēng)裝置，接收多向的來風(fēng)，并把收集到的風(fēng)向引向在半山腰或山頂上安裝單向風(fēng)力發(fā)電機組，就能實現(xiàn)單向風(fēng)力發(fā)電機組發(fā)電， 從而避免了空闊場地的風(fēng)力發(fā)電機組中多安裝一臺風(fēng)力轉(zhuǎn)向的電動機，達到簡化設(shè)備的構(gòu)造。 一方面，由于帶有逆止閥收集風(fēng)能單位能量較低，因此在收集風(fēng)構(gòu)筑物至風(fēng)力發(fā)電廠房之間建造把風(fēng)速風(fēng)力進行集聚的引風(fēng)人工構(gòu)筑物管道(截面積由大變小)，使單位風(fēng)能達到風(fēng)力發(fā)電機組的運轉(zhuǎn)要求，這樣，可以使設(shè)備小型化和提高風(fēng)力發(fā)電機的容量。另一方面，由于風(fēng)力不象水力可以把其蓄存起來，因此，風(fēng)力發(fā)電極其不穩(wěn)定，它需要穩(wěn)壓系統(tǒng)和電能儲備系統(tǒng)。
對于現(xiàn)有的直流電機(包括硅整流系統(tǒng))造價比較高，難以降低風(fēng)力發(fā)電機的單位投資，不利于風(fēng)力發(fā)電站的發(fā)展。如果能利用正負(fù)電荷采集電機，就可能降低風(fēng)力發(fā)電機的成本，其原理是采用電容的兩極輸送電子，使電荷在硅電路中從一端輸送到另一端的過程，其好象化學(xué)式蓄電池原理(化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程)相似，把機械能轉(zhuǎn)化為直流電能的過程，直接對蓄電池進行充電，或送到用戶。減少了交直系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，輸出了穩(wěn)定的電壓。
對于風(fēng)力發(fā)電站來說，如果選址較好，就能獲得較大風(fēng)能，若能利用人工構(gòu)筑物收集和集聚風(fēng)力，可集中布置風(fēng)力發(fā)電機廠房和輸出線路以及控制線路，減少土地的征收和便于風(fēng)力電站的管理。在風(fēng)力發(fā)電機組上，若采用正負(fù)電荷采集電機，就可減少穩(wěn)定系統(tǒng)和使設(shè)備簡單化，經(jīng)過上述措施，可以使風(fēng)力發(fā)電站建設(shè)成本降低和風(fēng)力發(fā)電機單位kw投資達到理想值，可與其它能量發(fā)電單位千瓦(kw)投資相互競爭，同時，因風(fēng)力發(fā)電場是直接利用風(fēng)來發(fā)電，對環(huán)境的治理和保護的費用很少，因此，風(fēng)力發(fā)電的建設(shè)成本和運行成本是比較低的，其是優(yōu)先發(fā)展的潔凈能源。
由于風(fēng)力發(fā)電機沒有象用煤發(fā)電對環(huán)境有負(fù)面影響，不象水力發(fā)電需要較大的蓄水庫容占用較多土地和移民及地質(zhì)災(zāi)害，也不象核電需要對有幅射廢棄物進行處理，因此，投資于風(fēng)力發(fā)電場風(fēng)險比較小并得到較大的利潤空間和獲得投資高回報。
現(xiàn)在，綠色能源在金融危機中得到了各國政府的追捧，中國在大力鼓勵可再生能源項目，并熱衷給綠色能源投資提供各項優(yōu)惠舉措，如太陽能行業(yè)補貼政策，資金占全國對綠色能源投資在4萬億元人民幣中的34％，對于風(fēng)力發(fā)電的綠色能源也得到政府的補貼，所以，風(fēng)力發(fā)電站是吸引國內(nèi)外的資金比較理想的項目。同樣，潮夕電站因設(shè)置逆止閥裝置而使設(shè)備簡單和多發(fā)電量。
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