風(fēng)力發(fā)電設備的優(yōu)化設計
風(fēng)力發(fā)電設備的優(yōu)化設計
摘要 本文針對風(fēng)力發(fā)電設備的設計研究，理論聯(lián)系實(shí)踐，采取因地制宜的策略，對創(chuàng )新風(fēng)力發(fā)電設備的優(yōu)化設計，做好設備品牌管理進(jìn)行了論述。
關(guān)鍵詞 風(fēng)電發(fā)電設備;優(yōu)化;設計
0 引言
隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展和社會(huì )的不斷進(jìn)步，人們的生活水平逐漸提高，居民的用電需求增加，那么電力的供給成為一個(gè)重大問(wèn)題，如何做好居民用電的正常供給，保證居民生活質(zhì)量是目前關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。
風(fēng)力發(fā)電設備的出現不僅提高了發(fā)電的效率，而且無(wú)污染、促進(jìn)節能社會(huì )的發(fā)展，因此，對風(fēng)力發(fā)電設備的優(yōu)化設計研究更顯得具有現實(shí)意義。
1 風(fēng)輪機的不同等級
因為風(fēng)輪機的功率和風(fēng)速成正比，所以對風(fēng)輪機進(jìn)行合理設計，首當其沖考慮因素就是風(fēng)力發(fā)電設備的具體場(chǎng)址、考慮地域特色，包括當地的地理環(huán)境和風(fēng)情、當地的氣候變化和風(fēng)速等。
根據相關(guān)規定，我國的風(fēng)輪機分為五個(gè)不同的等級，前四個(gè)風(fēng)輪機的風(fēng)速規定分別是50m/s、42m/s、37m/s、30m/s。
第五個(gè)等級的風(fēng)輪機比較特殊，高于第一等級，風(fēng)輪機的強度大、耐久性高、對第五個(gè)等級風(fēng)輪機的界定根據不同的風(fēng)速和風(fēng)的變化情況而定[1]。
2 風(fēng)輪機的效率問(wèn)題
風(fēng)輪機的功率計算是風(fēng)速、旋轉圓的面積 、空氣的密度和功率，四者相乘的積。
近些年來(lái)，高效率葉片不斷開(kāi)發(fā)和應用，旋轉裝置的消耗和損害逐漸減小，風(fēng)電機的效率達到0.45左右。
輸出功率取決于風(fēng)輪機的周速比。
當T 值不斷接近數值6的時(shí)候，C值大約是0.6，這個(gè)數值是風(fēng)輪機理論上應該達到的效率。
但是實(shí)際中的風(fēng)輪機效率呈曲線(xiàn)狀分布。
只有是大容量、大規格的發(fā)電設備才會(huì )采用規�；娘L(fēng)場(chǎng)，這時(shí)候的設備臺數就很多。
在評價(jià)某臺發(fā)電設備效率時(shí)要充分考慮風(fēng)輪機的風(fēng)流問(wèn)題，因為風(fēng)的流速對風(fēng)輪機的效率有很大影響。
另外還要考慮到電網(wǎng)系統的輸電效率等[2]。
3 風(fēng)輪機的風(fēng)速限制
很多風(fēng)力發(fā)電設備在還沒(méi)有投入使用之前 ，就被強風(fēng)或者是其他因素損失不好。
因此要設備的設計階段就要考慮設備機組的零件能夠承受的最大壓力和風(fēng)速問(wèn)題，不至于在投入使用前遭到損壞。
一般的做法是通過(guò)氣象臺的報告數據和風(fēng)情風(fēng)向來(lái)決定設備的設計，也可以向氣象機構咨詢(xún)情況，一定要根據具體的自然環(huán)境設計發(fā)電機，否則制造出來(lái)的設備無(wú)法使用，浪費了資源。
選擇發(fā)電機承受的風(fēng)速壓力時(shí)，要充分考慮設備的安全余量，因為風(fēng)力和風(fēng)速成正比，如果風(fēng)速過(guò)高，設備的承受能力就增強，帶來(lái)的成本投入就比較高。
反之，如果設備的性能和承受的風(fēng)速壓力較低，就會(huì )影響安全運行。
因此要進(jìn)行綜合考慮，折中方式進(jìn)行設計。
根據相關(guān)規定，風(fēng)力設備能夠承受的最大風(fēng)速是由五個(gè)風(fēng)速標準決定的。
現代化的不斷發(fā)展，使得風(fēng)電機組的設計完全采用自動(dòng)化完成，如果臺風(fēng)來(lái)臨，設備受到感應，根據風(fēng)情的變化，設備會(huì )將情況反映到電腦上自動(dòng)做出回應。
這樣減少了臺風(fēng)來(lái)臨時(shí)對設備造成的損失。
[3]即使如此詳細的考慮，也不可避免的由于強風(fēng)強降雨的原因導致樹(shù)木等物品的飛落砸到發(fā)電設備，對設備造成損害，所以要盡量保持設備的設計完整。
4 發(fā)電設備的造價(jià)和電價(jià)問(wèn)題
風(fēng)力發(fā)電設備的具體建設費用和運輸的道路、操作中使用的配電線(xiàn)路以及其他設備相關(guān)。
如果對其他因素進(jìn)行有效地控制，只是單純的增加設備的容量或者是設備的數量，那么風(fēng)場(chǎng)的總容量就會(huì )擴大，從而降低了投入成本，減少了建設費用。
大量的實(shí)踐表明：如果設備的容量達到250kW，那么建設的費用為4萬(wàn)元/kW;如果容量增加到3 000kW，建設的價(jià)格就會(huì )降到1.6萬(wàn)元/kW，如果容量更大，建設費用會(huì )降到更少。
因此，風(fēng)力發(fā)電設備的發(fā)展方向是朝著(zhù)大容量進(jìn)行的。
一般而言：發(fā)電設備的建設費用主要包括這幾項：一是發(fā)電機組的費用，占到百分之七八十;二是電氣設備購買(mǎi)費用，這個(gè)占到10%左右;三是建設的土建工程費用找到5%左右，另外還有電力的消費花費，工程的管理費用等。
從上述可以看出，發(fā)電機組的費用占據重要的位置，因此要減少投入成本就要想法設法減少發(fā)電機組的消費，通過(guò)降低建設費用，最終達到降低售點(diǎn)的價(jià)格費用，有利于電力行業(yè)的競爭。
5 發(fā)電設備的機型對比
從發(fā)電設備的結構上看，風(fēng)輪機分為水平軸、垂直軸。
從結構型式上看，風(fēng)輪機主要有和2種。
水平軸又分為螺旋槳型、船帆翼型和多翼型;垂直軸分為寬翼型、燈籠型和半圓筒型。
老式的風(fēng)輪機構造是4個(gè)葉片，價(jià)格在一萬(wàn)元左右。
燈籠型的發(fā)電設備葉片是圓括號，在美國和中國普遍使用，陀螺翼型的風(fēng)輪機主要用在中國市場(chǎng)。
大型的風(fēng)輪機組采用的是螺旋槳型號，水平軸式的風(fēng)輪機比垂直軸多。
從動(dòng)力學(xué)理論來(lái)分析， 垂直軸式風(fēng)輪機具有這樣的優(yōu)點(diǎn)：機子的性能和風(fēng)向的變化沒(méi)有多大的關(guān)系。
機組的各種配置不受到高空高度的影響，這樣的好處便于設備的優(yōu)化設計，缺點(diǎn)也比較明顯，需要增加材料的使用，需要比較大的開(kāi)支。
水平軸型號的風(fēng)輪機應用也比較廣泛，但是隨著(zhù)風(fēng)向和風(fēng)速的變化對設備的直徑影響很大。
6 發(fā)電設備的葉片數目
多數的風(fēng)電設備是2到3個(gè)葉片式的風(fēng)輪機。
從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，兩者沒(méi)有太大的區別，但是三葉片的風(fēng)輪機的周轉速度比較低，2片風(fēng)輪機的周轉速度比較高。
因此實(shí)際的操作和使用中要采用適當的方式處理，隨機應變、因地制宜。
同時(shí)在保證質(zhì)量的同時(shí)降低設備的成本投入和資源的節省，實(shí)現電力行業(yè)的節能化、高效化發(fā)展，走可持續發(fā)展道路。
7 結論
現實(shí)經(jīng)驗告訴我們，實(shí)用的電力設備開(kāi)發(fā)和設計要重視實(shí)際需要，根據實(shí)際情況的不同量體裁衣，不僅要考慮成本的投入，更要注重質(zhì)量的提升，保證電力設備的設計符合發(fā)電的要求，確保設備的安全可靠，風(fēng)力發(fā)電設備的生產(chǎn)要能夠滿(mǎn)足居民的供電需要，保證社會(huì )的平穩發(fā)展。
只有如此，才能保證風(fēng)力發(fā)電行業(yè)在市場(chǎng)中立于不敗之地。
參考文獻
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