馬滔

摘 要：風(fēng)力發(fā)電工程是一項(xiàng)多學(xué)科的，可持續(xù)發(fā)展的清潔能源。它是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能，風(fēng)能推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸和增速機(jī)，增速機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，而發(fā)電機(jī)通過輸電電纜將電能輸送電力控制系統(tǒng)和負(fù)荷。文中主要對(duì)風(fēng)力發(fā)電路燈技術(shù)基本原理及碼頭風(fēng)能發(fā)電有利因素進(jìn)行了探討，并對(duì)發(fā)展趨勢(shì)作了展望。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；碼頭；系統(tǒng)工程；節(jié)能

1 風(fēng)能歷史發(fā)展與現(xiàn)狀

人類對(duì)風(fēng)能的利用已有幾千年的歷史，最初主要是利用風(fēng)力提水灌溉，到現(xiàn)代風(fēng)能的大面積應(yīng)用。

目前，風(fēng)能的開發(fā)利用已經(jīng)形成相當(dāng)?shù)囊?guī)模，其發(fā)展大致可分為5個(gè)不同時(shí)期： ①1977～1988年，歐洲對(duì)國(guó)家級(jí)海上風(fēng)電場(chǎng)的資源和技術(shù)進(jìn)行研究；②1990～1998年，進(jìn)行歐洲級(jí)海上風(fēng)電場(chǎng)研究；③1991～1998年，開發(fā)中型海上風(fēng)電場(chǎng)；④1999～2005年，開發(fā)大型海上風(fēng)電場(chǎng)和研制大型風(fēng)力機(jī)；⑤2005年以后，開發(fā)大型風(fēng)力機(jī)海上風(fēng)電場(chǎng)。

我國(guó)較大規(guī)模地開發(fā)和應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，特別是小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，始于70年代，當(dāng)時(shí)研制的風(fēng)力提水機(jī)用于提水灌溉和沿海地區(qū)的鹽場(chǎng)，研制的較大功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用于浙江和福建沿海，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究和推廣得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。風(fēng)能提供給人類世界的許多好處是令人矚目的：保護(hù)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、供應(yīng)的多樣及安全、發(fā)展迅速，使得電網(wǎng)更加規(guī)?；?/p>

2 基本原理

風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能，風(fēng)能推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸和增速機(jī)，增速機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，而發(fā)電機(jī)通過輸電電纜將電能輸送電力控制系統(tǒng)和負(fù)荷。

小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的組成：小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般由下列幾部分組成：風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、調(diào)速和調(diào)向機(jī)構(gòu)、停車機(jī)構(gòu)、塔架及拉索等，控制器、蓄電池、逆變器等。風(fēng)力發(fā)電機(jī)+充電器+數(shù)字逆變器。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風(fēng)力并通過機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對(duì)著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是一個(gè)永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量不穩(wěn)定，故其輸出的是13～25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對(duì)蓄電瓶充電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護(hù)電路的逆變電源，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，才能保證有穩(wěn)定使用。

3 發(fā)展優(yōu)勢(shì)

風(fēng)力發(fā)電工程應(yīng)用于港口碼頭，因?yàn)槌娠L(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染，又節(jié)約能源能耗。在港口碼頭作業(yè)中，很多的大型設(shè)備以及碼頭晝夜照明需要大量的電力。在大量的耗電過程中產(chǎn)生的污染不但影響港區(qū)陸地環(huán)境，更增加了海洋被影響的風(fēng)險(xiǎn)。節(jié)能已迫在眉睫，而風(fēng)能已開始在世界碼頭范圍內(nèi)進(jìn)行?！肮?jié)約能源”一直以來就是天津港集團(tuán)力推的項(xiàng)目，從水的循環(huán)利用到各個(gè)碼頭高桿燈加裝節(jié)能電箱等一系列節(jié)能措施，表明集團(tuán)早已走在節(jié)能的道路上。

一般說來海上年平均風(fēng)速明顯大于陸地，研究表明，離岸10km的海上風(fēng)速比岸上高25%以上。根據(jù)資料分析，渤海2月、5-8月風(fēng)速較小，10-4月風(fēng)速較大，冬季發(fā)電比較理想。全年平均風(fēng)速7.56m/s，全年平均風(fēng)功率密度552.2w/m2。風(fēng)能在沿海地帶資源非常的豐富，港區(qū)碼頭有著天然的地理優(yōu)勢(shì)。港區(qū)碼頭發(fā)展風(fēng)能發(fā)電有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)：

1.天然的地理位置優(yōu)勢(shì)，風(fēng)能資源非常豐富。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，中國(guó)陸地10m和海面15m可供開發(fā)的風(fēng)力資源在10億kW以上，相當(dāng)于可開發(fā)水能資源（3.9億kW）的2.5倍。風(fēng)流過粗糙地表或障礙物時(shí)，風(fēng)速的大小和方向都會(huì)變化，而海面粗糙度小，因而可能的風(fēng)切變小，故塔架可以較短，成本降低，風(fēng)能的損失也會(huì)變小。

2.目前擁有成熟的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，風(fēng)能電網(wǎng)的完善和成熟，有利于更能有效利用。是風(fēng)電技術(shù)日趨成熟。更大型、性能更好的機(jī)組已開發(fā)并投入生產(chǎn)試運(yùn)行，可利用的風(fēng)速要求還會(huì)降低。

3.市場(chǎng)需求大，風(fēng)力發(fā)電路燈作為一項(xiàng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)有其巨大發(fā)展空間。風(fēng)能無污染，可再生，是十分理想的清潔又可持續(xù)發(fā)展的能源，可以有效遏制溫室效應(yīng)，對(duì)環(huán)境保護(hù)有著重大的意義。積極響應(yīng)了國(guó)家目前的節(jié)能和環(huán)保政策，市場(chǎng)空間將非常的廣闊。

4.成本低，風(fēng)力發(fā)電路燈可以得到可觀的經(jīng)濟(jì)效益。隨著中國(guó)風(fēng)電設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)等新型技術(shù)的日漸成熟，小型風(fēng)力發(fā)電的成本可望再降，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益提升，小型風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)潛力巨大。隨著中國(guó)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)的國(guó)產(chǎn)化和發(fā)電的規(guī)?；?，風(fēng)電成本可望再降。風(fēng)力發(fā)電工程建設(shè)工期短，見效快?；痣姟⑺姷慕ㄔO(shè)工期需要用年來計(jì)算，而風(fēng)電項(xiàng)目只需要以周、月來計(jì)算。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆、搬運(yùn)、維修方便。

5.國(guó)家政策鼓勵(lì)清潔能源，國(guó)家對(duì)節(jié)能用電進(jìn)行補(bǔ)貼政策。2008年以來，受國(guó)際宏觀形勢(shì)影響，中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度趨緩。為有力拉動(dòng)內(nèi)需，保持經(jīng)濟(jì)社會(huì)平穩(wěn)較快發(fā)展，政府加大了對(duì)交通、能源領(lǐng)域的固定資產(chǎn)投資力度，支持和鼓勵(lì)可再生能源發(fā)展。作為節(jié)能環(huán)保的新能源，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)贏得歷史性發(fā)展機(jī)遇。因?yàn)轱L(fēng)能路燈的使用，使碼頭對(duì)于集體供電的依賴降低，不僅節(jié)約了成本，而且無污染。

4 展望

總之，考慮到目前風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)成熟現(xiàn)狀以及充分利用它所能帶來的這些好處，世界各國(guó)政府正積極推出鼓勵(lì)政策，抓住這個(gè)風(fēng)能提供的機(jī)會(huì)，既能保證安全的能源供應(yīng)，又能戰(zhàn)勝全球氣候的變化。對(duì)于經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的中國(guó)，已經(jīng)提出節(jié)約型社會(huì)的主題。風(fēng)力發(fā)電被公認(rèn)為是世界上發(fā)展最快的綠色能源技術(shù)，雖然在陸地風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)快速發(fā)展，但人們已經(jīng)注意到陸地風(fēng)能利用所受到的一些限制，如占地面積大、噪聲污染等問題。

全球問題無疑需要全球共同努力來解決，風(fēng)能能夠大規(guī)模地傳送。在這一過程中，風(fēng)能能夠滿足能源和發(fā)展的需要。成本很低的單樁海上集中發(fā)電平臺(tái)已成為未來風(fēng)能發(fā)電的趨勢(shì)?，F(xiàn)有海上風(fēng)電機(jī)組基本上是由陸上風(fēng)電機(jī)組改裝而來。廣闊的海上場(chǎng)址無疑倍受人們關(guān)注。大容量風(fēng)電機(jī)組的商業(yè)化運(yùn)行，也為海上風(fēng)電的發(fā)展提供了必要的技術(shù)支撐。因此對(duì)需求量大的港口碼頭來說，海上平臺(tái)集中發(fā)電將是一個(gè)趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]風(fēng)力發(fā)電緩解中國(guó)電荒.中國(guó)新能源網(wǎng).2008-02-28

[2]中國(guó)可持續(xù)能源仍以風(fēng)電太陽能為主.中國(guó)新能源網(wǎng).2008-08-19

[3]李曉燕，余志海上風(fēng)力發(fā)電進(jìn)展，太陽能學(xué)報(bào)，2004.2

[4]劉根東，全球海上風(fēng)電發(fā)展?fàn)顩r，風(fēng)力發(fā)電，2003年第4期