風力發電機可以大致分成兩類,即水平軸式轉子和垂直軸式轉子。水平軸式轉子的發電機轉軸平行於風向,優於垂直軸式轉子發電機,所以目前商用大型風力發電機組一般為水平軸風力發電機,它由風輪、增速齒輪箱、發電機、偏航裝置、控製係統、塔架等部件所組成。風輪的作用是將風能轉換為機械能,它由氣動性能優異的葉片(目前商業機組一般為2~3個葉片)裝在輪轂上所組成,低速轉動的風輪通過傳動係統由增速齒輪箱增速,將動力傳遞給發電機。上述這些部件都安裝在機艙平麵上,整個機艙由高大的搭架舉起,由於風向經常變化,為了有效地利用風能,必須要有迎風裝置,它根據風向傳感器測得的風向信號,由控製器控製偏航電機,驅動與塔架上大齒輪咬合的小齒輪轉動,使機艙始終對風。
風電機組的功率調節有兩種方式,一種是失速調節,另一種是變槳距調節——即葉片可以繞葉片上的軸轉動,改變葉片氣動數據,實現功率調節:整台機組由電控係統進行監視與控製,可以實現無人操作管理。
雖然在利用風能時有不少困難,如空氣密度小、設備較龐大、風速變化大、不易穩定運行等,但由於風力發電有許多其他發電方式無法與之相比的優勢,如風電場建設周期短、占地少、裝機容量靈活、無需消耗燃料、不產生任何汙染物等,加上常規能源的有限性和經濟可持續發展及風電機技術的快速發展和提高,近一二十年來,風力發電在世界有關國家獲得很大的發展。據統計資料表明,荷蘭、德國、英國、丹麥、印度和美國等六國的風力發電裝機容量已達500多萬千瓦,約占全世界風力發電容量600萬千瓦的90%左右。
自改革開放以來,我國政府為解決地處邊遠及農牧地區群眾用電困難,研究並推廣了微型風電機,主要有100~500瓦、1千瓦、5千瓦等功率的機組,其中1千瓦以下的微型風電機的年生產能力達到3萬台左右。我國的微型風電機的推廣量增加了10萬台。
風電機性能先進,運行安全可靠。我國已把風電作為新能源發電的重點,風電的總容量提高到了100萬千瓦。我國風電正處在大發展的前期。
但是,由於多種因素的影響,目前我國風力發電的總規模和技術裝備水平與國外水平相比,還有一定差距,與我國可開發的風能資源相比,還有很大潛力。我國風電發展戰略是,經過現在的發展階段,最終將形成完全自主的風電產業。
四、可再生能源——生物質能
生物質能一直是人類賴以生存的重要能源,它是僅次於煤炭、石油和天然氣而居於世界能源消費總量第四位的能源,在整個能源係統中占有重要地位。有關專家估計,生物質能極有可能成為未來可持續能源係統的組成部分,到21世紀中葉,采用新技術生產的各種生物質替代燃料將占全球總能耗的40%以上。
生物質是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產生的各種有機體,即一切有生命且可以生長的有機物質通稱為生物質。它包括植物、動物和微生物。廣義的生物質能是包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物為食物的動物及其生產的廢棄物。有代表性的生物質如農作物、農作物廢棄物、木材、木材廢棄物和動物糞便。狹義概念:生物質主要是指農林業生產過程中除糧食、果實以外的秸稈、樹木等木質纖維素(簡稱木質素)、農產品加工業下腳料、農林廢棄物及畜牧業生產過程中的禽畜糞便和廢棄物等物質。生物質能取之不盡、用之不竭,是一種可再生能源,同時也是唯一一種可再生的碳源。生物質能的原始能量來源於太陽,所以從廣義上講,生物質能是太陽能的一種表現形式。依據來源的不同,可以將適合於能源利用的生物質分為林業資源、農業資源、生活汙水和工業有機廢水、城市固體廢物和畜禽糞便等五大類。
1.森林能源
森林能源是森林生長和林業生產過程提供的生物質能源,主要是薪材,也包括森林工業的一些殘留物等。森林能源在我國農村能源中占有重要地位,而在丘陵、山區、林區,農村生活用能的50%以上靠森林能源。薪材來源於樹木生長過程中修剪的枝杈,木材加工的邊角餘料,以及專門提供薪材的炭薪林。
2.農作物秸稈
農作物秸稈是農業生產的副產品,也是我國農村的傳統燃料。秸稈資源與農業主要是種植業生產關係十分密切。在較為接近商品能源產區的農村地區或富裕的農村地區,商品能源(如煤、液化石油氣等)已成為其主要的炊事用能。以傳統方式利用的秸稈首先成為被替代的對象,致使被棄於地頭田間直接燃燒的秸稈量逐年增大,許多地區廢棄秸稈量已占總秸稈量的60%以上,既危害環境,又浪費資源。因此,加快秸稈的優質化轉換利用勢在必行。