요점: 풍력 터빈은 너무 비싸기 때문에 풍력 발전 비용이 화력 발전 비용보다 2/3 더 높습니다. 따라서 풍력 발전은 무공해이고 재생 가능하지만 이상적입니다. 깨끗하고 지속 가능한 에너지원을 홍보할 수는 없습니다. 스윙윙 수직축 풍력발전기는 화력발전 대비 발전단가가 20% 이상 낮은 250와트급 마이크로 풍력발전기 제품으로 개발됐다. 300킬로와트 이상의 전력. 이는 보편적으로 풍력 발전을 촉진하고, 화력 발전이 지배하는 세계 에너지 패턴을 변화시키며, 대기 오염과 온난화로 인한 피해를 크게 완화할 수 있습니다. 이 기사에서는 풍력 터빈의 특성을 논의하고 가격이 극도로 낮은 이유를 분석합니다. 마지막으로 '10차 5개년 계획'에서는 대형, 중형, 소형 풍력 터빈의 대규모 개발을 위한 정책 문제가 논의되기를 기대합니다.
풍력 에너지는 무공해이며 재생 가능하며 깨끗하고 지속 가능한 이상적인 에너지원이지만 홍보가 어렵습니다. 현재 전 세계적으로 풍력 에너지로 생산되는 전기는 미미합니다. 1996년 9월 통계에 따르면 미국 캘리포니아주의 풍력발전은 전 세계 풍력발전량의 약 80%를 차지하고 있지만, 이는 캘리포니아주 전체 발전량의 1%를 조금 넘는 수준에 불과하다. 오늘날 세계 에너지 패턴은 화력발전이 약 80%를 차지하고 나머지는 원자력과 수력발전이라는 것이다. 풍력 발전이 추진될 수 없는 근본적인 이유는 풍력 터빈의 가격이 너무 높기 때문입니다. 현재 풍력 발전 비용은 킬로와트시(kWh)당 약 5센트인 반면, 화력 발전 비용은 3센트에 불과합니다.
외국 자료에 따르면 풍력 발전 단가는 1981년 kWh당 7센트였지만, 1993년 kWh당 5센트로 떨어졌다[1]. 미국 에너지청은 2000년까지 4센트에 도달할 것으로 기대하고 있습니다[2]. 풍력 발전 비용은 주로 현대 수평축 프로펠러 풍력 터빈의 한계로 인해 빠르게 절감하기 어렵습니다.
스윙윙 수직축 풍력발전기는 완전히 새로운 풍력발전기이다. 최근 개발된 250와트급 마이크로풍력터빈은 높은 기술적, 경제적 지표를 보여 풍력발전 비용을 화력발전보다 낮은 2.4센트로 낮췄다. 가격 규칙의 통제 하에서 풍력 에너지는 완전히 발전하여 화력을 대체하고 새 세기의 주요 에너지원이 될 수 있는 조건을 갖추고 있습니다.
유사 제품에 비해 스윙윙 수직축 풍력 터빈의 기술 및 경제 지표는 다음 표에서 볼 수 있듯이 3배 이상 증가했습니다.
제품
용량(와트) 정격 풍속(m/s) 무게(kg) 가격(위안)
스윙윙 수직축 풍력 터빈 250 8 20 800
중국 Southern Star 브랜드 풍력 터빈 200 8 115 2100
단 10년의 서비스 수명과 18의 완전 부하 계수를 기준으로 이 제품은 전기를 생산할 수 있습니다.
10 × 365 × 24 × 0.18 × 0.25=3945(kwh)
따라서 1kWh는 0.202위안(2.4센트에 해당)에 불과하며 이는 화력발전보다 20% 이상 저렴합니다. 거대하고 거대한 풍력발전용 터빈을 개발하면 풍력발전단가는 더욱 낮아질 것이다. 스윙윙 수직축 풍력 터빈이 뛰어난 기술 및 경제적 지표를 갖는 데에는 고유한 이유가 있습니다. 현대의 수평축 풍력 터빈과 비교하면 다음과 같은 특징이 있습니다.
풍향 메커니즘이 필요하지 않습니다.
수직축 풍력 터빈은 풍향 변경 문제가 없습니다. , 따라서 바람을 향한 메커니즘이 필요하지 않습니다. 수평축 풍력 터빈은 바람을 향하는 메커니즘이 필요할 뿐만 아니라 모든 풍력 터빈을 타워 꼭대기로 이동해야 하는데 이는 매우 불편합니다.
간단하고 효과적인 자동화된 공기역학적 레이아웃
항공기의 두 날개를 양쪽에 수직으로 설치하면 수직축 풍력 터빈이 형성됩니다. 날개 양쪽에 바람이 가하는 힘이 서로 상쇄되므로 풍력 터빈은 회전을 시작하지 않습니다. 현재 전 세계적으로 수백 개의 수직축 풍력 터빈에 대한 설계 특허가 있습니다. 일부는 추가 에어포일을 사용하고 일부는 커넥팅 로드 및 캠과 같은 기계 장치를 사용하며 모두 매우 복잡하고 비용 효율적으로 구현하기 어렵습니다. Darrius 수직축 풍력 터빈. 하지만 바람이 약하면 멈춰서 저절로 출발하지 않습니다. 미국 에너지부 산디아 국립연구소(Sandia National Laboratory)는 이러한 풍력 터빈 개발을 전문으로 하고 있지만 수평축 풍력 터빈과 경쟁할 수 있는 제품이 있지만 아직 이를 능가하지는 못했습니다.
스윙윙 수직축 풍력발전기는 공기역학 원리를 이용하여 날개의 편향축을 공기역학적 중심 앞에 배치하여 바람의 작용에 따라 날개가 자동으로 반대쪽으로 회전합니다. 결과적으로 동일한 방향의 모멘트가 생성되어 풍력 터빈이 회전하게 됩니다. 그 구조는 매우 간단합니다. 자세한 내용은 그림 1을 참조하세요.
그림 1: 스윙윙 수직축 풍력 터빈의 작동 원리
그림 1은 풍력 터빈의 평면도를 보여주며 블레이드의 속도를 표시합니다. 바람이 불어오는 방향과 바람이 불어오는 방향의 작업 상태 및 공기 역학적 벡터 일러스트레이션. 바람이 왼쪽에서 불어오는 경우, 공기 흐름에 대한 익형의 유속은 V1입니다. 작용점인 공기역학적 중심인 a1은 편향 중심, 즉 지지점 P1 뒤에 있습니다. 에어포일의 앞쪽 가장자리가 바깥쪽으로 흔들리고 위치 핀의 영향을 받습니다. s1의 한계는 표시된 위치에서 멈춥니다. 이때 받음각은 α1이며, 이는 양력 L1과 항력 D1의 합력 R1을 생성하며, 이는 풍력 터빈의 수직축에 구동 모멘트 f1r(r은 풍력 터빈의 반경)을 생성합니다. 바람이 불어오는 방향에서는 공력에 의해 블레이드의 앞부분이 쪽으로 이동하게 됩니다. 이때 내부 스윙은 위치 결정 핀 s2의 위치에서 멈추고, 생성된 구동 토크는 f2r이 됩니다. 풍력 터빈을 밀어서 회전시키세요.
매우 강한 바람이 불 때 자동으로 언로드
스윙윙 수직축 풍력 터빈의 날개는 치명적인 매우 강한 바람에 직면할 때 자동으로 깃털을 내릴 수 있으므로 공격 각도가 0이 됩니다. 따라서 날개에 가해지는 하중은 거의 완전히 완화되며, 강풍이 지나면 자동으로 회복됩니다. 이를 통해 풍력발전기의 풍속을 50m/초 이상에서 25m/초로 감소시키고, 풍압을 4배 이상 감소시켜 풍력발전기 전체를 매우 가볍게 설계할 수 있어 풍력발전기 전체를 매우 가볍게 설계할 수 있다. 비용. 이는 표 1의 풍력 터빈의 무게에 완전히 반영되어 있습니다.
간단하고 효과적인 원심력 제어 정속 장치
스윙 날개 수직축 풍력 터빈의 속도 제어 장치는 매우 간단하고 효과적입니다. 블레이드가 편향될 때 위치 결정 핀이 원심력에 의해 제어되기 때문에 속도가 정격 속도를 초과하면 위치 결정 핀이 안쪽으로 이동하여 받음각이 감소하여 구동 토크가 감소하고 풍력 터빈이 정격 속도로 복귀되며, 그 반대. 실험 결과에 따르면 풍속이나 부하가 변해도 풍력 터빈 속도는 일정하게 유지됩니다. 이는 발전기 주파수 설정을 용이하게 합니다.
핀기어를 사용해 속도를 높이다
풍력발전기 자체의 속도는 매우 느리고, 발전기를 구동하려면 10배 이상 속도를 높여야 하기 때문에 발전기의 성능이 극도로 떨어진다. 부피가 크고 비경제적이다. 그러나 변속비가 큰 증속 기어박스의 비용은 매우 비쌉니다. 따라서 우리는 핀 기어 드라이브를 사용하여 속도를 높이고 첫 번째 수준에서 문제를 해결합니다. 롤링 베어링의 롤러 본체를 핀 톱니로 사용하는 것은 매우 저렴하므로 속도 증가 메커니즘의 가격이 크게 절감됩니다. 핀 세트의 기계적 효율성은 떨어지지만 이는 풍력 터빈의 직경과 에어포일의 길이를 늘려 보완할 수 있습니다. 후자는 비용을 크게 증가시키지 않으며 전반적인 기술 및 경제 지표를 크게 향상시킬 수 있습니다.
고급 공정 설계
제품 설계에서는 판금 냉간 가공, 저항 용접, 플라스틱, 본딩, 유리 섬유 등의 새로운 공정을 최대한 활용하여 대량 생산과 생산을 용이하게 합니다. 생산 효율성을 향상시키고 생산 비용을 크게 절감하며 호환성을 최대한 보장하여 애프터 서비스를 위한 유지 관리 및 조립을 편리하게 만듭니다.
위의 특성으로 인해 스윙윙 수직축 풍력발전기는 뛰어난 성능을 발휘한다.
화력을 대체하기 위해 풍력 에너지를 대중화하면 대기 오염을 크게 개선하고 기후 온난화로 인한 피해를 완화할 수 있는 것은 분명 추구할 가치가 있는 일입니다. 스윙윙 수직축 풍력 터빈의 높은 경제적 이점은 원래 제약이었던 가격 법칙을 강력한 원동력으로 바꾸어 놓았습니다. 시장에 의지하여 풍력에너지 개발은 국가의 대규모 투자 없이도 자체적으로 추진, 대중화될 수 있다. 그러나 정부의 지도와 지원도 매우 중요하다. 주의가 필요한 세 가지 문제가 있다.
첫째, 소형 풍력 터빈을 에너지 절약 장치로 대대적으로 홍보하는 것이다.
소형, 마이크로 풍력발전기가 가정에 채택된다면 널리 홍보될 것이다. 따라서 전체 용량이 매우 큰 대규모 풍력에너지 자원의 개발 및 활용은 에너지 절약 대책으로서 주목할 만하다.
소형 풍력발전기를 독립적으로 가동하려면 에너지 저장 문제가 있다. 이를 배터리로 해결하면 바람이 없을 때 전기를 사용할 수 있고 바람이 없을 때 전기를 저장할 수 있다. 배터리는 가격이 비싸고 유지관리가 어려우며, 전기 사용 비용도 크게 늘어나 인기가 없다. 이로 인해 소규모 풍력의 대중화도 어렵고, 대규모 전기 절약이라는 목적도 달성할 수 없다.
현재 전국 대부분의 농촌 지역은 소형 풍력 터빈을 전력망에 연결하여 바람이 없을 때, 바람이 없고 전력이 필요하지 않을 때 전력 공급을 보장합니다. 저장을 위해 전력망에 다시 공급할 수 있어 전기 비용을 크게 절감할 수 있으므로 대다수 사용자가 환영하며 발전소에 손실이 발생하지 않습니다. 그러나 이 기술은 전력 피드백 문제를 해결하는 것이 시급하며, 전력망 제어의 어려움도 가중시킨다. 하지만 에너지를 절약하기 위해서는 정부가 이를 옹호하고 규제할 수 있기를 바랍니다.
두 번째는 거대 풍력발전기의 문제이다.
대형 풍력 터빈은 원래 전력망에 연결되어 있으므로 위와 같은 문제가 없습니다. 하지만 아직 슈퍼컴퓨터는 개발되지 않았다. 우선 3kW급 미니컴퓨터를 개발한 뒤 경험을 쌓은 뒤 300kW급 슈퍼컴퓨터를 개발할 계획이다. 이를 위해서는 일정량의 인적, 재정적 자원이 필요하며, 더 중요하게는 정부의 지원이 필요합니다.
세 번째는 기술력을 키우는 것이다.
풍력 발전은 공기 역학, 구조 역학, 항공기 제조 기술, 기계 제조 기술, 전기 공학 및 자동 제어 및 기타 분야를 포함하는 매우 포괄적인 엔지니어링 기술입니다. 대학에서는 전공을 설정하고 졸업생만 모집합니다. 학생을 양성하고 기술 인재 그룹을 양성하여 풍력 공학 기술을 더욱 발전시킵니다.