风力发电站的选址和设想

 

关键词　风力发电站；逆止阀装置；集聚风力；正负电荷采集机；洁净能源

 

现在风力发电站大多数采用未经改造的自然风进行发电，其年平均风速在3m／s以上，运行风速达到4m／s以上，单机出率只有几百至几千千瓦。如果采用多台发电机联合运行发电，就每台机组之间纵横相距20～30m，不仅需要比较宽阔的场地，而且，单机容量少，每千瓦(Kw)投资高，因此，阻碍了风力发电站的发展。为此，如何选择风力发电站站址和集聚风力就成为我们研究的课题。

 

风力的产生是由于太阳能照射作用，使地表岩石、海洋、砂滩、森林间产生不同的温度，致使空气产生对流，同时，星球的万有引力作用和地球自转作用，会产生夏炎冬寒、白暖夜凉、地表热高空冷，造成不同时节不同的风向和风力，另外，地形地貌对风向和风力聚集也有一定的影响，因此，风力发电站象筑坝蓄水发电站一样，需要进行选址和集聚风力构筑物建设，才能充分发挥风力发电的高效节能作用。对风力发电站进行选址来说，一搬选在较大盆地的风力进出口或较大海洋湖泊的风力进出口等，具体体现在高山环绕盆地(或海洋或湖泊)的狭谷低处，或有贯穿环山岩溶岩洞处，这样，可获得较大的风力；对集聚风力构筑物建设来说，一搬在风力进出口处，建设带有逆止阀取风装置和风口由下往上建设、风口断面积按风流速运动的规律由大逐渐变小建设，使风速达到风力发电机运转速度和提高风的单位面积的风力能量。

 

风力的流动受到地形地貌的变化而变化，同时，风力的流速受到季节变化而变化。因此，在选址上要考虑下列问题：

 

(1)峡谷进出口风力较大地址，如环山盆地与低洼地形(包括湖泊、海洋、平原、沙漠等)之间空气交流的峡谷处，对太阳能形成不同温差地形空气交流场的峡谷处，常形成空气对流的山谷处等

 

(2)可建设集聚风力构筑物和安装风力发电机组地形；

 

(3)处于用电中心；

 

(4)可修建交通道路，便于材料的运输和电站的管理；

 

(5)年平均风速在3m／s以上，运行风速达为4m／s以上的时间达4000小时以上。

 

而在集聚风力构筑物建设上，则要考虑下列问题：

 

(1)具备布置带有逆止阀的双向收集风能构筑物地形；

 

(2)具备布置集聚风力并引风向半山腰或山顶上安装单向风力发电机组的聚风能构筑物地形；

 

(3)具备布置风力发电机组厂房和变电输送场地；

 

(4)具备布置风力发电站的施工和安装场地；

 

(5)构筑物满足风力电站的受力要求。

 

在风力发电站设计中，由于风力发电站地址处的风力风向随着时间季节变化而变化，至少存在着两个方向的风力流向问题，如在宽阔场地，可采用风向跟踪技术，但在峡谷的风口处，采用风向跟踪技术不现实。如果采用单向风力发电，就浪费约一半的风力。如果采用双向发电机组发电，就增加约一倍的成本。如果在风口处安装带有逆止阀取风装置，接收多向的来风，并把收集到的风向引向在半山腰或山顶上安装单向风力发电机组，就能实现单向风力发电机组发电，从而避免了空阔场地的风力发电机组中多安装一台风力转向的电动机，达到简化设备的构造。一方面，由于带有逆止阀收集风能单位能量较低，因此在收集风构筑物至风力发电厂房之间建造把风速风力进行集聚的引风人工构筑物管道(截面积由大变小)，使单位风能达到风力发电机组的运转要求，这样，可以使设备小型化和提高风力发电机的容量。另一方面，由于风力不象水力可以把其蓄存起来，因此，风力发电极其不稳定，它需要稳压系统和电能储备系统。

 

对于现有的直流电机(包括硅整流系统)造价比较高，难以降低风力发电机的单位投资，不利于风力发电站的发展。如果能利用正负电荷采集电机，就可能降低风力发电机的成本，其原理是采用电容的两极输送电子，使电荷在硅电路中从一端输送到另一端的过程，其好象化学式蓄电池原理(化学能转化为电能的过程)相似，把机械能转化为直流电能的过程，直接对蓄电池进行充电，或送到用户。减少了交直系统的转换，输出了稳定的电压。

 

对于风力发电站来说，如果选址较好，就能获得较大风能，若能利用人工构筑物收集和集聚风力，可集中布置风力发电机厂房和输出线路以及控制线路，减少土地的征收和便于风力电站的管理。在风力发电机组上，若采用正负电荷采集电机，就可减少稳定系统和使设备简单化，经过上述措施，可以使风力发电站建设成本降低和风力发电机单位kw投资达到理想值，可与其它能量发电单位千瓦(kw)投资相互竞争，同时，因风力发电场是直接利用风来发电，对环境的治理和保护的费用很少，因此，风力发电的建设成本和运行成本是比较低的，其是优先发展的洁净能源。

 

由于风力发电机没有象用煤发电对环境有负面影响，不象水力发电需要较大的蓄水库容占用较多土地和移民及地质灾害，也不象核电需要对有幅射废弃物进行处理，因此，投资于风力发电场风险比较小并得到较大的利润空间和获得投资高回报。

 

现在，绿色能源在金融危机中得到了各国政府的追捧，中国在大力鼓励可再生能源项目，并热衷给绿色能源投资提供各项优惠举措，如太阳能行业补贴政策，资金占全国对绿色能源投资在4万亿元人民币中的34％，对于风力发电的绿色能源也得到政府的补贴，所以，风力发电站是吸引国内外的资金比较理想的项目。同样，潮夕电站因设置逆止阀装置而使设备简单和多发电量。