Prosessen med vindkraftproduksjon inkluderer hovedsakelig følgende trinn
Grunnleggende prinsipper for vindkraft
Vindenergi konverteres til mekanisk energi
Vindkraftproduksjon bruker kinetisk energi fra vinden for å pushe bladene på en vindmølle til å rotere. Når vinden blåser gjennom bladene på en vindmølle, konverterer den spesielle formen og vinkelen på bladene kinetisk energi fra vinden til rotasjonell mekanisk energi i bladene.
For eksempel, den vanlige tre-bladede vindmøllen, designet av bladene er likt som et flyvinge, når vinden passerer bladet, på grunn av forskjellig luftstrømshastighet på over- og undersiden av bladet, vil det generere lyft og motstand, og lyftkraften vil pushe bladet til å rotere.
Mekanisk energi konverteres til elektrisk energi
Rotasjonen av bladene overføres til generator via en akse fastsatt til navet. En rotor inne i generator kutter magnetiske linjer i et roterende magnetfelt, noe som skaper en induksjonspåvirket spenningskilde som konverterer mekanisk energi til elektrisk energi.
For eksempel, i en synkron generator, består rotoren ofte av en permanent magnet eller en oppladering som skaper en vekselstrøms-spenningskilde i statorvindingen mens rotoren roterer. Gjennom transformator, økes generatorutgangsspenningen til et spenningsnivå passende for netttransmisjon, og deretter overføres elektrisk energi til nettet.
Oppbygging av vindkraftsystem
Vindmøllesett
Inkludert vindhjul (blad, hub og variabel propellersystem), akse, girboks (noen direkte drevne vindmøller har ikke girboks), generator, yaw-system, bremsesystem og kontrollsystem.
Vindmøllen er en nøkkeldel for å fange vindenergi, og formen og lengden på bladet bestemmer vindenergifangsteffektiviteten til vindmøllen. Girboksen brukes til å konvertere lav hastighet fra vindmøllen til den høye hastigheten som kreves av generator. Yaw-systemet lar vindmøllen alltid bli justert i retning av vindretningen for å maksimere vindenergifangen. Bremsesystemet brukes til å stoppe drift av vindmøllen i en nødsituasjon. Kontrollsystemet er ansvarlig for overvåking og kontroll av de ulike komponentene i vindmøllen for å sikre dens sikker og stabil drift.
Tårn
Det brukes for å støtte vindmøller slik at de kan fange mer vindenergi på tilstrekkelig høyde. Høyden på tårnet er vanligvis bestemt ut ifra lokale vindressurser og topografiske forhold.
For eksempel, i flate, åpne områder, kan tårn være relativt høye for sterke vindhastigheter; i fjellområder eller områder med kompleks terreng, kan høyden på tårnet være begrenset.
Kraftoverførings- og distribusjonssystem
Inkludert transformatorer, brytere, kabler, etc., brukt for å heve spenningen av strømmen utslipp fra vindmøllen og levere den til nettet.
Transformatorer hever den lavere spenningen fra generator til et spenningsnivå passende for netttransmisjon, brytere brukes for å kontrollere overføring og distribusjon av elektrisk energi, og kabler er ansvarlige for overføre elektrisk energi fra vindmøllen til transformator og nettet.
En måte å bruke vindkraft som en fornybar energikilde
Integrering i nettet
Den mest vanlige bruken av vindkraft er dens integrering i nettet for å gi ren, fornybar energi til kraftsystemet. Når elektrisk energi utslipp fra vindmøllen blir hevet av overførings- og transformasjonssystemet, sendes den til klienten gjennom nettet.
Kraftnett kan integrere og deployere kraftgenerasjonsressurser fra ulike regioner og typer for å møte brukernes behov. Som en ustabil energikilde, trenger vindkraft å kombineres med andre stabile kraftgenerasjonsmetoder (som varmekraft, vannkraft, etc.) for å sikre stabilt drift av nettet.
For eksempel, i områder rikt på vindressurser, kan store vindpark bygges for å integrere vindkraft i nettet for å gi strøm til området rundt og til og med hele landet.
Distribuert generasjon
I tillegg til å bli integrert i store kraftnett, kan vindkraft også brukes i distribuerte generasjonssystemer. Distribuert vindkraft installeres vanligvis nær brukere, som fabrikker, skoler, samfunn, etc., for å gi brukerne en uavhengig strømforsyning eller som en backup-strømkilde.
Distribuert vindkraftgenerasjonssystem kan redusere tap av elektrisitet i overføringsprosessen og forbedre effektiviteten av energibruk. Samtidig kan det forbedre påliteligheten og stabiliteten i kraftsystemet og redusere avhengigheten av et sentralt nett.
For eksempel, noen fjerne områder eller øyer kan installere små vindmøller for å gi strøm til lokale innbyggere og løse problemet med mangel på strøm.
Integrering av energilagrings-teknologi
På grunn av ustabiliteten i vindkraftproduksjon, for å bedre utnytte vindressurser, kan vindkraftproduksjon kombineres med energilagrings-teknologi. Energilagrings-systemet kan lagre overskudds-elektrisk energi når vindkraft er høy, og slippe elektrisk energi når vindkraft er lav eller ingen vindkraft for å møte brukernes behov for strøm.
Vanlige energilagrings-teknologier inkluderer batterilagring, pompelagring, komprimert luftlagring, etc. For eksempel, batterilagrings-systemer kan raskt reagere på endringer i vindkraftproduksjon, lagre og slippe elektrisk energi; Pompelagring kan bruke overskuddsstrøm fra vindkraft til å pumpe vann opp høyt og lagre det, slippe det for å generere strøm når det trengs.
Flere energikilder-komplementært system
Vindkraft kan kombineres med andre fornybare energikilder (som solkraft, vannkraft, etc.) og tradisjonelle energikilder (som naturgasskraft, etc.) for å danne et flere energikilder-komplementært system for å oppnå effektiv bruk av energi og stabil leveranse.
Flere energikilder-komplementært system kan utnytte fordeler av ulike energikilder og kompensere for mangler i enkelt-energikilder. For eksempel, solkraftproduksjon og vindkraftproduksjon har en vis grad av komplementaritet i tid, solenergien er tilstrekkelig på dagen, og vinden kan være større om natten, og en stabil all-veier strømforsyning kan oppnås gjennom rimelig konfigurasjon og planlegging. Samtidig kan tradisjonelle energikilder brukes som backup-strømkilder for å gi strømstøtte når fornybare energikilder er utilstrekkelige.
