基于新能源發電風力發電技術的探討

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。基于這種情況，各國都對于風能等新型能源的開發十分重視，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，提倡可持續發展。本文針對風力發電技術的優越性與不足之處發表一些個人見解，希望能對于新資源開發利用有所幫助。

【關鍵詞】風力發電；可再生能源；探討

引言

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

一、我國的風力發電現狀

風能等新型能源的發展與市場需求、國家政策支持以及技術水平的提高是密切相關的。在我國，政府對于風力能源的開發十分重視，不斷加大對風能開發的投入力度，包括資金、政策。經過多年的投入積累，我國風力發電技術迅速發展，生產水平不斷提高。加上我國科研學家的不懈努力，我國在攻克風力發電的眾多難關中也取得了優異的成績。中國自主研發制造的風力發電設備已經逐漸有了廣闊的市場，設備的國產化也直接帶動了我國風力發電技術以及模式生產運營的高速發展。風力發電技術是一項高科技的、系統的、綜合性的工程，先進的風電機組控制系統可以大幅度提高風力發電系統的效率與抗風險能力，并且明顯改善風電質量。目前，我國采用的是世界上最主流的風力發電技術，并且還在不斷研發更新型、更有效的新技術，以此來進一步提升風力發電的效率與質量。

二、風力發電的原理及類型

風力發電所獲得的電力，是通過風輪以及發電機將風能經過一系列轉化最終得來的，這就是風力發電技術的工作原理。

風力發電機的類型也有多樣，最主要的有兩種：

（一）水平軸風力發電機

風輪旋轉軸與氣流方向平行的被稱為水平軸風力發電機。水平軸風力發電機也分為兩種類型，一為阻力型，二為升力型。阻力型的風輪旋轉速度慢，而升力型的則較快，所以升力型水平軸風電機的使用情況更多。同時，根據葉片等裝置的安裝位置的不同，水平軸風力發電機又分為兩種類型：一種是將葉片等裝置安裝在塔架后面的下風向風電機；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向風電機。同時，為了促使風輪迎風，后者還需要安裝調向裝置，前者則不需要。

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

（二）垂直軸風力發電機

垂直軸風電機的旋轉軸不同于平行軸風電機，它是垂直于空氣中氣流或是地面方向的，葉片類似于飛機尾翼，從而使得效果更加穩定。垂直軸風力發電機可分為兩種類型，一是阻力型風電機，二是升力型風電機。前者是利用發電機葉片被氣流穿過時產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，升力型的垂直軸風力發電機相比于阻力型的效率會更高，這是由于葉片在工作過程中，升力會隨著轉速的增加而增加，阻力卻會減小。

垂直軸風電機相比于水平軸風電機的優勢在于發電機等裝置安裝在地上，所以維修和維護更加簡便；垂直軸風電機可以接受任何方向的風，所以無需在風向改變的情況下重新對風；并且垂直軸型相比于水平軸型結構更加簡單，同時還減少了噪音的產生。

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

三、風力能源發電的優缺點

由于常規能源的趨于枯竭，所以風能等新型能源的利用越來越多，那么利用風能發電都存在什么優缺點呢？

（一）優點：

1、相比較于常規能源，風能取之不盡，是可再生資源。所以利用風力發電可以大大節省對于常規資源的使用。同時，由于技術的不斷進步，風力發電的效率正在逐步趕超常規能源發電，這使得對能源需求日益增加的經濟社會可以更好更快的發展。

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

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

4、風力發電的建設規模更加靈活，可根據場地的資源情況選擇合適的機型與裝機容量，并且在陸地或者海上都可以建設，相比于其他方式更加簡便。同時，風力能源發電運行和維護的成本更低。

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

（二）缺點：

1、土地資源占用。風力發電想要產生更多的能源，就需要大量的土地來建設安裝風力發電裝置，所以對于土地資源的占用較大。

2、對于地理環境的要求大。風力發電設備的建設需選在地勢開闊、障礙物較少或者地勢高的地點，并且許多地方的風力不夠穩定會導致能量大小不穩定。所以風力發電不是適用于任何地點，這是一個很大的限制。

3、噪音污染。在進行風力發電時會產生巨大的噪音，干擾人們日常生活、工作。所以在選址時，要選用空曠的地點來建設。

4、對于鳥類生存的干擾。以美國為例，當美國在堪薩斯州建設大量風力發電設備之后，當地的松雞已經逐漸消失，雖然已經提出了“離岸發電”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、技術的不成熟。相比于常規能源使用，新能源風力發電的技術還遠遠不夠成熟。雖然科研學家一直在不斷努力研發新科技，但是仍有許多能源使用中的難題亟待解決。

結束語

對于風能資源的開發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。如今的經濟社會發展迅速，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新型能源；同時，許多年來，煤炭等常規能源對于環境的污染已經引起人類的高度重視，為了生態環境的保護以及可持續發展理念，對于風能等新型能源的使用將會是未來最主要的一個趨勢。

現如今，風力發電的技術還不夠成熟，以及這種技術一些特殊的限制，從而導致了人類對于風能的使用還不夠完善。基于這一點，世界各國政府應加大對于風能等新型能源的投入力度，一步步研發出更加優越、有效的新技術，為人類的發展與環境的保護提供更加良好的保障。

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（作者單位：天津城市建設管理職業技術學院）