风力发电机的选址

一、场址选择原则
1.场址应选择风能丰富区,风力发电机安装地点的年平 均风速越大越好,其大体上
数字是:年平 均风速3m/s以上,3-20m/s有效风速累计时效3000h以上,全年3一20m/s平均有效风能密度100W/m2以上。只要能满足第一个条件,小型风力发电机在经济上便可认为是合算的。
  2.场址应具有较稳定的盛行风向。盛行风向是指出现频率最高的风向,气象上风向一般用16个方位表示。每个方位箭头的长度和数字是该风向的平均风速,并可形象地绘制出风玫瑰。
   从风玫瑰图中看出,盛行风向为西南风(平均风速11.7m/s)、南西南风(平均风11.5m/s)和东北风(平均风速5.9m/s)。我国是季风较强的国家,不同季节盛行风向还要变化。选址对希望盛行风向较稳定,便于考虑地形的有利影响。
  3.风机高度范围内“风切变”要小(风剪切要小) “风切变”是指短距离内风速、风向的较大变化。平顶山脊顶的风切变,图中的影区说明因气流分离使风速下降,分离区上部为强切变区。风机如安在此影区,叶片将在不等速风中旋转,叶片受载不均匀,  降低性能,缩短风机使用寿命。所以风机应避开此强切变区,安在迎风坡上,或提高塔架。
  4.应考虑气象因素的影响
  (1) 紊流。所谓紊流是指气流速度的急剧变化,包括风向的变化。通
常这两种因素混在一起出现。紊流能影响风力发电机功率的输出,同时使整个装置振动,损坏风机。小型紊流多数是因地面障碍物的影响而产生的,因此在安装风力发电机时,必须躲开这种地区。
  (2) 极强风。海上风速可达30m/s以上,内陆有时也大于20m/s时称为极强风。风力发电机的安装场址当然要选择风速大,极强风的地区使用风机,要求机组具有足够的强度,一旦遇有极强风,风力发电机便成为被袭击的对象。
   (3)结冰和粘雪。在山地和海陆交界处设置的风力发电机,容易结冰和粘雪。叶片一旦结了冰,其重量分布便会发生变化,同时翼形的改变,又会引起激烈的振动,甚至发生破坏。
  (4)雷。因为风力发电机在没有障碍物的平坦地区安装得较高,所以经常发生雷击事故,为此风机最好增设防雷装置。
  (5)盐雾损害。在距海岸线10-15km以内的地区安装风力发电机,必须采取防盐雾损害的措施。因为盐雾能腐蚀叶片等金属部分,并且会破坏装置内部的绝缘体。

  (6)尘砂。在尘砂多的地区,风力发电机叶片寿命明显缩短。其防护的方法,通常是防止桨叶前缘的损伤,对前缘表面进行处理。可是尘砂有时也能侵入机械内部,使轴承和齿轮机构等机械零件受到破坏。在工厂区,空气中浮游着的有害气体,也会腐蚀风力机的金属部分,应加以注意。
  二,平坦地形的场址选择
   根据能同时表示风向和风速关系的风玫瑰图,如果在风向最多的上风侧没有障碍物,一般都可以认为这个地点为平地。所谓在平地上安装风力发电机的情况,应考虑以下两个条件:
  (1)以设置地点为中心,在半径为1km的圆内,应没有障碍物。
  (2)假使有障碍物时,风力机的高度应为障碍物最高处高度的三倍以上,这个关系如图4-4所示。此条件极为严格,但对小型风力发电机可以放宽些(例如也可以把半径定为400m)。
  三,山脊或山顶地形的场址选择
  山脊和山顶有自然的高塔作用,并且气流随着靠近山脊,由于风洞效应,气流近似为流线而得到加速,能量也随之增大。如图4-5a所示。可是,风向和山脊构成的方向对风的加速有很大的影响,主风向和山脊构成的方向成直角的情况最理想。否则,随地形风的加速作用逐渐变小。
  图4-5b表示了在理想山脊上风速的分布情况。风速通常在山脊的根部减到相当小,随着往山顶移动而逐渐增大,到山顶最大。因而,安装风力发电机时,如不是在山脊的中点以上,便不会得到增大风速的效果。可是,若山脊的后面正是风向引起紊流的地方(图4- 
图4-4 在平地上安装风力发电机

图4-5 风在山脊和和山顶的加速效应
5a),则最为理想的地方应彼凳巧蕉ァ?/FONT>
四,建筑物上面或附近地形的场址选择
  虽然人们都希望把风力发电机安装在平坦开阔地方的塔架上,但在住宅附近、城市中心及其周围,有时,不得建在建筑物的上面。在这种情况下,必须了解建筑物对气流有什么影响,使输出功率发生什么变化。图4-6反映了建筑物对气流的影响,气流在建筑物的后面会形成小的紊流,而在建筑物的周围形成马蹄形的气流。在建筑物的上风侧设置风力机时,至少也要保持具有建筑物高度2倍的间距;在下风侧设置时,至少要离开建筑物高度10倍以上的间距;在建筑物上面设置时,风机高度必须使建筑物高度的2倍以上,如图4-7所示。 
 

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