风力发电详解.ppt

1、風力發電Wind Power Generation資料來源:戴明鳳教授,風力發電Wind Power Generation,風力機的構造,風 力 發 電 的 原 理,大型風力發電機通常採用水平軸型式 由風輪、變速箱(加速齒輪箱)、發電機、偏移裝置、控制系統、塔架等部件所組成。 風輪的作用是將風能轉換為機械能，它由氣體流動性能良好的葉片裝在輪軸上所組成， 低速轉動的風輪通過傳動系統由加速齒輪箱增速，將動力傳導給發電機。 上述這些組件都安裝在機艙內，整個機艙由高大的塔架支撐。 由於風向會 經常改變，為了有效地利用風能，必須要有自動迎風的裝置，它根據風向感測儀測得的風向信號，由控制器控制偏移電機，

2、驅動小齒輪再推動塔架上的大齒輪，使整個機艙藉由此自動控制的系統，能夠一直對向迎風面。,住家風能系統,風力發電 機簡圖,(a)荷蘭四葉片式風車：荷蘭過去世紀中數以千計大幅運用，今日僅有少數地方看見。效率低(7%) 且輸出功率小，約僅10馬力(hp),常見的三種風車型式,(b)美國多葉片型風車： 可靠度高，且在小風力情況下仍能操作，20世紀時大量用於汲水灌溉,(c)雙葉片型風力機： 今日大量使用的原型機。,(a)荷蘭四葉片式風車 荷蘭過去世紀中數以千計大幅運用，今日僅有少數地方看見。 效率低(7%)，且輸出功率小，約僅10馬力(hp),常見的三種風車型式之一,常見的三種風車型式之二,(b)美國多葉

3、片型風車 可靠度高，且在小風力情況下仍能操作 20世紀時大量用於汲水灌溉,常見的三種風車型式三,(c)雙葉片型風力機： 今日大量使用的原型機,水平 HAWT 和垂直軸式VAWT 風力機的組態,位於加州Altamont Pass之Darrieus型轉子,美 國 的 風 力 發 電 介 紹,新一代風力機開發的目的在於刺激美國工業開拓新的概念，利用新技術開發新機型。 計劃投資約5140萬美元： 其中4510萬美元用於風力機的開發 630萬美元用於創新周邊系統的開發，包括,變速設計和控制 重量輕的柔性葉片 低速直接驅動的電機 旋渦發生器 先進的分散式監控 系統。,美國新開發之風力機將具有的特點,（1）

4、柔性塔 （2）專用翼型 （3）自轉葉片結構 （4）自轉控制技術 （5）重量輕的軟性葉片 （6）適時的載荷測量和控制 （7）低噪音且高性能的葉尖技術 （8）先進的葉片加工 （9）整體功率電力控制系統 （10）葉片單獨控制的變型風輪,新一代風力機的發電電價成本,電價成本和風場的平均風速V 1. 於 V = 5.8 m/s 的風場中 電價成本約 0.04 美元/kwh (美元/千瓦) 2. 於 V = 6.7 m/s 的風場中 電價成本約 0.025 美元/kwh 已接近火力發電的成本,Palm Spring, CA, USA,台灣澎湖、雲林麥寮,Palm Spring, CA, USA,風力能源的

5、運用簡史,2000年前,中國農村即利用風力驅動磨坊或灌溉水田,直到60年代,江蘇省仍有數萬台使用中。 13世紀中歐農村的風車, 遍佈於地中海週圍區域.之後大型且大動力的荷蘭風車,也發展到產生30KW的規模. 荷蘭有一大片土地是在海平面之下, 連續幾世紀以來,抽水的工作仍然靠風車進行. 到了1855年,美國出現了多頁片型風車,到目前於美國鄉村農莊或牧場仍可見到. 19世紀末,一個由30家公司聯合組成的風力電機工業集團, 大量生產風力發電機, Western Wind 至今已經生產六百萬多架 風車.,風力能源的運用歷史,地球上的空氣受到太陽的熱與地球的自轉,所造成冷熱空氣對流,成為風. 年平均風速

6、達到或超過每秒鐘4公尺的地區, 即為風力開發的最佳場所; 一般以沿海或北方地區為佳. 在台灣,目前有雲林麥寮,及澎湖中屯,等兩處大型風力發電機組。,美國NASA於俄亥俄州所建造的示範風力機 第一部大型機組 葉片直徑為125 ft 於18 mph風力下輸出電力為100 kW 1975年開始運轉,位於佛蒙特州Bennington 的 Grandpas Knob 風力發電站-於1930s1940s期間運轉，生產電力可達1.2 MW。,水平軸式風力機 (100200 kW) 提供電力，位於北加州Altamont Pass 地區,風光互補型發電系統-宮古島1999年完工,海上風力電站,風能市場排行,風車發電最大輸出功率的理論值-風速及葉片直徑的函數,*最大理論輸出假設風車將風能轉換至有用輸出的效率為59%。但因空氣動力不是很完全，加上機械性及電力的損失，以上數值約須再乘上0.50.7的綜合損失比。,太陽能在美國供給的情形,單位：quads (1015 Btu)/年,美國風能潛力及裝置容量,美國風能潛力及裝置容量,國 外 風 力 協 會,1.美國風力協會2.英國風力協會3.德國風