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人类利用风能已有数千年历史,在蒸汽机发明以前风能曾经作为重要的动力,用于船舶航行、提水饮用和灌溉、排水造田、磨面和锯木等。埃及被认为可能是最先利用风能的国家,约在几千年前,他们就开始用风帆来帮助行船,波斯和中国也很早开始利用风能,主要是使用垂直轴风车。
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古代波斯和中国的垂直轴风车
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中国是最早使用帆船和风车的国家之一,明代以后风车的利用较为普遍。中国沿海沿江地区的风帆船和用风力提水灌溉或制盐的做法,一直延续到20世纪50年代,仅在江苏沿海利用风力提水的设备就曾达到20万台。
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欧洲到中世纪才开始广泛利用风能,荷兰人发展了水平轴的风车,18世纪荷兰曾利用近万座风车将海堤内的水排干,造成的良田相当于国土面积的1/3,成果著名的风车之国。
19世纪中叶以后,美国大规模开发西部,为了解决人畜饮水问题,制造了金属叶片的风轮,驱动活塞泵用于提水,成为有名的美国农场风车。拥有量曾达到600万台。
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在蒸汽机出现之前,风力机械是动力机械的一大支柱,其后随着煤、石油、天然气的大规模开采和廉价电力的获得,各种曾经被广泛使用的风力机械,由于成本高,效率低,使用不方便等,无法与蒸汽机、内燃机和电动机等相竞争,渐渐被淘汰。
到了19世纪末,开始利用风力发电,这在解决农村电气化方面显示了重要的作用,特别是20世纪70年代以后利用风力发电更进入了一个蓬勃发展的阶段。
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二、风力发电的发展
风力发电原理
世界风力发电的发展
国内风力发电的发展
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风力发电原理
风轮
基础
机舱
塔架
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风力发电是利用风能来发电,而风力发电机组是将风能转化为电能的机械。风轮是风电机组最主要的部件,有桨叶和轮毂组成。桨叶具有良好的空气动力外形,在风的作用下产生空气动力使风轮旋转,将风能转化成机械能,在通过传动系统(主轴、齿轮箱、连轴器),最后通过发电机将机械能转化成电能。
风能
机械能
电能
理论上Cp<
传动效率>90%
理论上,最好的风轮只能将约60%的风能转化成机械能.
华仪风能HW82/,
能量转换
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由于风速随时在变化,因此处在野外运行的风电机组承受着十分复杂恶劣的交变载荷.
目前机组的设计寿命是20年,机组的可利用率要达到95%以上.
强度要求
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安全等级
IEC-I,生存风速70m/s(3秒阵风),平均风速10m/s;
IEC-II,(3秒阵风),;
IEC-III,(3秒阵风),.
HW50/780机组,安全等级为IEC-IA,已经通过北京鉴衡设计认证,轮毂中心高度为50米.
HW77/1500机组,安全等级TC2A+,即抗极限风速按IEC-I设计,平均风速按IEC-.
安全等级TC2A,配套轮毂中心高度70m.
HW82/1500机组,安全等级TC3B,已经通过德国TUV-Nord设计认证,轮毂中心高度70m/80m.
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