【文章內(nèi)容簡介】 代入 P的表達式，得到最大功率為 20dPdv?12 vv ??312vv ?312vv ?31m a x 278 vSP ?? 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 將上式除以氣流通過掃風面 S時風具有的動能，可推得風力機的理論最大效率： 上式即為有名的貝茲理論的極限值。它說明，風力機從自然風中所能索取的能量是有限的，其功率損失部分可以解釋為留在尾流中的旋轉(zhuǎn)動能。 5 9 271621 31m a xm a x ???SvP?? 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 其能量損失一般約為最大輸出功率的 1/3，也就是說，實際風力機的功率利用系數(shù) 小于 。因此，風力機實際能得到的有用功率輸出是： 對于每 掃風面積則有： pCps SCvP3121 ??pCvP3121 ??2m 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 風力發(fā)動機形式和構(gòu)造 風力發(fā)動機主要可以分為兩種形式。 （ 1）垂直軸，其轉(zhuǎn)動軸與風向垂直。此型的優(yōu)點為設(shè)計較簡單，因為其不必隨風向改變而調(diào)整方向，但此系統(tǒng)無法大量利用風能。按葉輪受力主要可分成升力和阻力型。 一種典型的垂直軸風力發(fā)電機如圖 7－ 17 所示，它的葉片被彎曲成類似正弦曲線的形狀，而葉片斷面為機翼形。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 圖 7－ 17戴瑞斯垂直軸風力發(fā)電機 1－上軸承 2－葉片 3－拉繩 4－下軸承 5－聯(lián)軸器 6－齒輪箱 7－發(fā)電機 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 插圖 7— 9 Φ型垂直軸風力發(fā)電機 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 圖 7－ 18 垂直軸風力發(fā)動機 a）阻力型 1－ S型 2－多葉片型 3－開裂式 S型 4－平板型 b）升力型 1－ Φ型 2－△型 3－旋翼型 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 （ 2）水平軸，其轉(zhuǎn)動軸與風向平行。 按葉片數(shù)可分為單葉片型 ﹑ 雙葉片型 ﹑ 三葉片型或多葉片型；按風向，則有迎風和背風型，迎風型轉(zhuǎn)子即葉片正對著風向。大部分水平軸式風力葉輪會隨風向變化而調(diào)整位置。圖 7－ 19所示為水平軸風力發(fā)動機的各種形式。 從經(jīng)濟上來看，目前水平軸式仍優(yōu)于垂直軸風力發(fā)電機，也是研究和發(fā)展的較為成熟的一種風力發(fā)動機。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 圖 7－ 19 水平軸風力發(fā)動機 a）單葉片 b）雙葉片 c）三葉片 d）美國農(nóng)場式多葉片 e）車輪式多葉片 f ）迎風式 g）背風式 h）空心壓差式 I ）帆翼式 J）多轉(zhuǎn)子 k）反轉(zhuǎn)葉片式 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 構(gòu)造 以水平軸風力發(fā)動機為例。 1．風輪 捕捉和吸收風能，并將風能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，由風輪軸將能量送至傳動裝置，如圖 720所示。 2．控制系統(tǒng) （ 1）調(diào)速（限速）機構(gòu) 使風輪轉(zhuǎn)速維持在一個較穩(wěn)定的范圍之內(nèi)，防止超速乃至飛車的發(fā)生。 （ 2）調(diào)向機構(gòu) 水平軸風力機為了獲得較高的效率，應使它的風輪經(jīng)常對準風向。圖 720中的尾舵便是調(diào)向機構(gòu)常見的一種。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 圖 7－ 20 水平軸風力發(fā)動機 1－風輪葉片 2－機頭 3－尾舵 4－回轉(zhuǎn)體 5－拉繩 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 3．傳動裝置 將風輪軸的機械能送至作功裝置的機構(gòu)，稱為傳動裝置。對于風力發(fā)電機，其傳動裝置為增速機構(gòu)。風力機的傳動裝置為齒輪、皮帶、曲軸連桿等機械傳動。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 4．作功裝置 由傳動裝置送來的機械能，供給工作機械。與此相應的機械，有發(fā)電機、水泵、粉碎機、鍘草機等。 5．蓄能裝置 如風力發(fā)電機的蓄電池和風力提水機的蓄水罐。 6．塔架 將風輪、控制系統(tǒng)和機艙（內(nèi)有傳動機構(gòu)）等組成的機頭支撐到高空。 ７．附屬裝置 如機艙，它們配合主要部件工作，以保證風力機的正常運行。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 插圖 7— 10 水平軸風力發(fā)動機 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 插圖 7— 11 水平軸 6葉片風力發(fā)動機 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 插圖 7— 12 內(nèi)蒙古商都風電場 ,裝機容量為 3875kW 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 風力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢 1．單機容量大 渦輪風機的典型裝機容量已到 750W。由于現(xiàn)已開發(fā)出 10002022kW級別的渦輪風機。 2．風發(fā)電機槳葉的變化 2MW風機葉輪掃風直徑已達 72m。目前最長的葉片已做到 50m。槳葉在向柔性方向發(fā)展。 美國開發(fā)了一種新型葉片，比早期的槳葉捕捉風能的能力要高 20%。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 在中、小型風電機的設(shè)計中，采用了更高的塔架，以捕獲更多的風能。在 50m高度捕捉風能要比 30m高處多 20%。 變速風電機可大大提高捕捉風能的效率。在平均風速 ，變速風電機要比恒速風電機多捕獲15%的風能。 5．海上風力發(fā)電 海上風速較陸上大且穩(wěn)定，平均設(shè)備利用小時數(shù)在海上可達 3000h以上。同容量裝機，海上比陸上成本增加 60%，電量增加 50%左右。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 生物質(zhì)能 概述 生物質(zhì)能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式，它直接或間接地來源于植物的光合作用。 生物質(zhì)能可轉(zhuǎn)化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。 生物質(zhì)能資源豐富，目前是僅次于煤炭、石油和天然氣的世界第四大能源消費品種。 生物質(zhì)能的優(yōu)點是燃燒容易，污染少，灰分較低；缺點是熱值及熱效率低，體積大而不易運輸。直接燃燒生物質(zhì)的熱效率僅為 10％一 30％。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 1．生物質(zhì)能資源 地球上每年生長的生物質(zhì)能總量約 1400～ 1800億噸（干重），相當于目前世界總能耗的 10倍。 從生物質(zhì)能的資源總體構(gòu)成來看，目前我國農(nóng)村中生物質(zhì)能約占全部生物質(zhì)能的 70％以上，其他主要是城鎮(zhèn)生活垃圾、污水和林業(yè)廢棄物。今后我國將向薪炭林利用方面擴展。 生物質(zhì)的種類很多，植物類是最主要也是我們經(jīng)常見到的。非植物類中主要有動物糞便、垃圾中的有機成分等 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 2．轉(zhuǎn)換的能源形式 現(xiàn)代意義的生物質(zhì)能利用，主要是將其加工轉(zhuǎn)化為固體燃料、液體燃料、氣體燃料、電能以及熱能等能源形式。 3．發(fā)展障礙與前景 總的來說，生物質(zhì)能今后的發(fā)展將不再像最近 200多年來一樣日漸萎縮，而是會重新發(fā)揮重要作用，并在能源利用中占據(jù)越來越顯著的地位。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù) 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)可分為四大類，見圖 7－ 21。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 生物質(zhì)能技術(shù)直 接 燃 燒 技 術(shù)物 化 轉(zhuǎn) 換 技 術(shù)生 化 轉(zhuǎn) 換 技 術(shù)植 物 油 技 術(shù)爐 灶 燃 燒 技 術(shù)鍋 爐 燃 燒 技 術(shù)致 密 成 型 技 術(shù)垃 圾 焚 燒 技 術(shù)木 材 干 餾 技 術(shù)熱 解 氣 化 技 術(shù)熱 解 制 油 技 術(shù)填 埋 制 氣 與 堆 肥小 型 戶 用 沼 氣 技 術(shù)大 中 型 厭 氧 消 化 技 術(shù)制 取 乙 醇 技 術(shù)木 材 為 原 料稻 殼 為 原 料農(nóng) 作 物 秸 桿 為 原 料上 吸 式 固 定 床下 吸 式 固 定 床流 化 床 式禽 畜 糞 便 厭 氧 消 化 技 術(shù)工 業(yè) 有 機 廢 水 厭 氧 消 化 技 術(shù)按 工 藝 類 別按 原 料 類 別圖 7－ 21 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)分類和子技術(shù) 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)分類 1．直接燃燒發(fā)電與混合燃燒發(fā)電 直接燃燒發(fā)電就是將生物質(zhì)直接送入鍋爐燃燒后，產(chǎn)生蒸汽帶動發(fā)電機發(fā)電。如，秸稈發(fā)電。 混合燃燒發(fā)電是將生物質(zhì)與煤等化石燃料混合燃燒的發(fā)電方式，是目前生物質(zhì)燃燒發(fā)電應用比較多的方式。 2．氣化發(fā)電技術(shù) 基本原理是把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃氣，再利用可燃氣推動燃氣發(fā)電設(shè)備進行發(fā)電。它既能解決生物質(zhì)難于燃用而又分布分散的缺點，又可以充分發(fā)揮燃氣發(fā)電技術(shù)設(shè)備緊湊而污染小的優(yōu)點，所以是生物質(zhì)能最有效最潔凈的利用方法之一。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 氣化發(fā)電過程包括三個方面，一是生物質(zhì)氣化，把固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體燃料；二是氣體凈化，氣化出來的燃氣都帶有一定的雜質(zhì)，包括灰分、焦炭和焦油等，需經(jīng)過凈化以保證燃氣發(fā)電設(shè)備的正常運行；三是燃氣發(fā)電，利用燃氣輪機或燃氣內(nèi)燃機進行發(fā)電。 生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)具有： 充分的靈活性；較好的潔凈性；較經(jīng)濟，它是所有可再生能源技術(shù)中最經(jīng)濟的發(fā)電技術(shù)。綜合的發(fā)電成本已接近小型常規(guī)能源的發(fā)電水平，典型的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)流程如圖 7— 22所示。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 圖 7－ 22 生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)流程圖 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 地熱能 地熱能是地球內(nèi)部蘊藏的各類熱能之總稱。通常所說的地熱能是指能量集中，而且埋藏比較淺的地下熱儲。 地熱能數(shù)量相當巨大，我國的地熱資源相當于 2022多億噸標準煤。 我國一般把高于 150℃ 的地熱資源稱為高溫地熱，低于此溫度的稱為中低溫地熱。我國中低溫地熱資源相對豐富且應用范圍廣，現(xiàn)已成為最有希望實現(xiàn)大規(guī)模應用的一種可再生能源。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 地熱資源 1．地熱資源的類型 （ 1）水熱型 包括地熱蒸汽和地熱水。地熱蒸汽儲量很少，而地熱水的儲量較大，其溫度范圍從接近室溫到高達 390℃ 。 （ 2）地壓型 它是處于地層深處 2－ 3公里沉積巖中的含有甲烷的高鹽分熱水，溫度為 150－ 260℃ 之間，其儲量約是已探明的地熱資源總量的 20％。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 （ 3）干熱巖型 這是泛指地下深部普遍存在的幾乎沒有水和蒸汽的熱巖石，溫度范圍在 150－ 650℃ 之間。其儲量十分豐富，約為已探明的地熱資源總量的 30％。 （ 4）熔巖型 它是埋藏部位最深的一種完全熔化的熱熔巖，其溫度高達 650－ 1200℃ 。熔巖儲藏的熱能比其它幾種都多，約占已探明的地熱資源總量的 40％左右。 到目前為止，對于地熱資源的利用主要是水熱資源的開發(fā)。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 2．地熱流體 地熱流體中除蒸汽和熱水外，一般都含有 COH2S等不凝性氣體，在液相中還有數(shù)量不等的 NaCl、KCl、 CaCl H2SiO等物質(zhì)。 對于地熱發(fā)電來說，地熱流體的品質(zhì)，在發(fā)電系統(tǒng)和設(shè)備的選擇和設(shè)計上都需要認真考慮。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 插圖 7— 13 云南騰沖地熱景觀 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 地熱發(fā)電系統(tǒng) 利用地熱能發(fā)電，具有許多的優(yōu)點：投資少，通常低于水電站；發(fā)電成本比水電、火電和核電都低；發(fā)電設(shè)備的利用時數(shù)較長；不污染環(huán)境；發(fā)電用過的蒸汽或熱水，還可以用于取暖或其它方面。 地熱發(fā)電的原理與一般火力發(fā)電相似，即利用地熱能產(chǎn)生蒸汽，推動汽輪機組發(fā)電。以高溫濕蒸汽為熱源的地熱電站，大多采用汽水分離的閃蒸系統(tǒng)發(fā)電。對于以地下熱水為熱源的電站，一般是采用雙循環(huán)系統(tǒng)發(fā)電。 總目錄 返回本章 下一頁 上一頁 結(jié)束 圖 7－ 23 地熱發(fā)電系統(tǒng) （ a）閃蒸系統(tǒng)