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小型風(fēng)力發(fā)電機入門 歷史 在美國相當(dāng)長的時間里，風(fēng)能一直是一個重要的能量來源。機械風(fēng)車是兩個 “ 高科技 ” 的發(fā)明之一（另一個是帶刺的鐵絲網(wǎng)），這促進了我們的西部邊界在 18世紀(jì)后期的發(fā)展。自從 1860年，超過 800萬的機械風(fēng)車已安裝在美國，有些風(fēng)車已運行了超過一百年。早在 1920年和 1930年，整個中西部地區(qū)一些農(nóng)家已經(jīng)使用 200音機和廚房用具等。 在 70年代末和 80年代初，風(fēng)能作為一種可以解決能源危機的辦法，再次受到關(guān)注。作為用戶和農(nóng)民的期待，小型風(fēng)力發(fā)電機以各種電力生產(chǎn)可再生能源的替代品，成為最符合成本效益的技術(shù)，其成本也在減小。在 1976收抵免和良好的聯(lián)合條例（ 使人們把 4500多 個小型、 1家庭里。另外 1000個風(fēng)力系統(tǒng)在同一時期也被安裝在各種遠程應(yīng)用上。小型風(fēng)力發(fā)電機被安裝在所有的五十個州。然而，沒有一個小型風(fēng)力發(fā)電機組的國有大公司致力于長期的市場發(fā)展，因此，在 1985年年底，當(dāng)聯(lián)合政府稅收抵免過期，石油價格下降到 10美元每桶的兩個月后，大部分的小型風(fēng)力發(fā)電機組行業(yè)再次消失了。有些公司認(rèn)為，這幸存的 “ 市場調(diào)節(jié) ” ，在生產(chǎn)小型風(fēng)力發(fā)電機組的今天，那些機器是最可靠的，其聲譽是最好的。 成本因素 在很多方面光伏技術(shù)是一個有吸引力的技術(shù)，但成本因素是考慮的問題之一。那些在家庭、事業(yè)、或遠程設(shè)施 等方面有需要的用戶，功率超過 100能是一個有吸引力的替代方式。舉例來說，在 50瓦特規(guī)模水平，某小型風(fēng)力發(fā)電機組的費用約為 瓦特，相比約為光伏模塊 瓦特。這就是為什么對于很小的負載光伏技術(shù)的費用較低的原因。不過，由于該系統(tǒng)規(guī)模較大，這個 “ 經(jīng)驗 規(guī)則 ” 推翻了自己。在 300瓦特風(fēng)力發(fā)電機組的成本下跌至 瓦特時（ 瓦特在西南空氣風(fēng)能事件中） ，而光電成本仍然為 瓦特 。 1500瓦特風(fēng)力系統(tǒng)的成本下降到 瓦特，一個 10000瓦特的風(fēng)力發(fā)電機的成本（不包括電子產(chǎn)品）下跌至 瓦特 。光伏和風(fēng)能在監(jiān)管和控制方面的成本，基本上是相同的。出人意料的是，風(fēng)力發(fā)電機的塔的成本，相當(dāng)于光伏架子和追蹤系統(tǒng)的成本。因為有大量的連接，所以光伏系統(tǒng)的線路接線的成本通常較高。 對于連接到公用電網(wǎng)的用戶，小型風(fēng)力發(fā)電機，通常是最好的 “ 下一步 ” ，畢竟其保護和效率等方面已經(jīng)有所改善。一個典型的家庭每月消耗用電 800滿足家庭需求。在這種情況下，風(fēng)力發(fā)電機已不再昂貴。 可靠性 在過去， 可靠性是小型風(fēng)力發(fā)電機組產(chǎn)品的 “ 要害 ” 。在 70年代末，為了提高其可靠性，所以對小型發(fā)電機進行了良好的設(shè)計。今天的產(chǎn)品，在先進的技術(shù)上超過了早先的技術(shù)，可靠性也大致增加了。小型發(fā)電機，現(xiàn)在可運作 5年或更長時間，甚至在環(huán)境惡劣的地方，也不需要維修或檢查，擔(dān)?？墒褂?5年。這個系統(tǒng)的可靠性和運行成本與光伏系統(tǒng)是一樣的。 風(fēng)能 風(fēng)能是地球表面受熱不均勻所產(chǎn)生的太陽能的一種形式。最好的風(fēng)能資源在海岸沿線、山上、北部各州，但是在大多數(shù)地區(qū)都能發(fā)現(xiàn)這種可用的風(fēng)力資源。作為一個動力源 ， 風(fēng)能比太陽能較難預(yù)測 ， 但通常它在一天 內(nèi)能供應(yīng)更多的時間。風(fēng)能資源因為受地形及其他因素的影響 ，使它比太陽能更方便獲得。例如，在丘陵地形 ， 你和你的鄰居 ， 有可能接收到完全相同的太陽能資源。但因為你居住在很好的位置上，是一個能更好的接觸到當(dāng)時風(fēng)向的地方 ， 你就能比你的鄰居接收到更好的風(fēng)能資源 ， 反過來說 ， 如果你的位置是溝壑或背風(fēng)面的山 ， 你的風(fēng)能資源利用就 要大大降低。在這種情況下 ， 與太陽能相比，應(yīng)該更周密的考慮風(fēng)能。 風(fēng)能是遵循季節(jié)性模式的 ， 在冬季的月份很高而在夏季的幾個月卻很低。這和太陽能剛剛相反。基于這個原因 ， 在混合動力系統(tǒng)中風(fēng)能和太陽能系統(tǒng)協(xié)同工作 。這些混合的系統(tǒng)為小型風(fēng)能制造商們提供了一個更細分的市場 —— 光伏系統(tǒng) ， 以擴展他們的風(fēng)能系統(tǒng)。 風(fēng)力發(fā)電機 大部分風(fēng)力發(fā)電機是水平軸螺旋槳式系統(tǒng)。垂直軸系統(tǒng) ， 如 S 已被證明是很昂貴的。橫向軸風(fēng)力發(fā)電機一般包括一個螺旋槳 ， 一臺發(fā)電機 ，一個 主機和一個尾舵。螺旋槳將獲取的風(fēng)能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動 ， 以驅(qū)動發(fā)電機。螺旋槳通常由兩個或三個葉片組成。由 三個葉片組成的系統(tǒng)比兩個葉片的更有效率 ， 運行更平穩(wěn) ， 但他們需要的成本更多。葉片通常是由木料或玻璃纖維制成 ， 因為這些材料中有它需要的結(jié)合強度和柔韌性 （ 他們 不干擾電視信號 ） 。 發(fā)電機通常是為風(fēng)力發(fā)電機組專門設(shè)計的。永磁交流發(fā)電機因為他們無需實地繞組而廣受歡迎。低速直接驅(qū)動發(fā)電機 的 一個重要特征是系統(tǒng)使用了一般尚未可靠的變速箱或帶。 主 機是風(fēng)力發(fā)電機的重要結(jié)構(gòu)之一 ， 它包括 用來 連接旋轉(zhuǎn) （ 通過這點 ， 可以改變風(fēng)向 ） 的風(fēng)力發(fā)電機和固定接線線路的 “ 滑環(huán) ” 。尾部排列的轉(zhuǎn)子可以是防護超速的一部分。 風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)品的開發(fā)是很困難的 ， 而且許多早期的系統(tǒng)也不是很可靠。光伏模塊是很可靠的 ， 因為通常它沒有任何運動部件 ，在以后 光伏組件將越來越可靠。 在 一方面 ， 一個風(fēng)力發(fā)電機必須有運動部件 和可靠性 ， 一個機器的特性是由工程和設(shè)計的技術(shù)層次決定的。 在另一方面， 從一個系統(tǒng)到另外一個系統(tǒng)，在可靠性 、 耐用性 和 期望壽命等方面上存在很大差異 ， 這給經(jīng)常工作在太陽能組件的經(jīng)銷商和顧客上了一課。 塔架 一個風(fēng)力發(fā)電機必須能夠高效率地運行。湍流是最接近地面的。此外 ， 風(fēng)速隨高度的增加而增加。經(jīng)驗之談 ， 你應(yīng)該根據(jù)每個風(fēng)力發(fā)電機的特點為風(fēng)力發(fā)電機安裝一個適合的塔架。為了讓風(fēng)輪在地面上較高的風(fēng)速帶中運行，需要用塔架把風(fēng)輪支撐起來。舉例來說 ， 1 250瓦特發(fā)電機往往是被安裝在一個 30 而 10千瓦發(fā)電機 通常會需要一個 80們不推薦在人們居住的小型建筑上安裝風(fēng)力發(fā)電機 ， 因為湍流 、 噪音和振動是一直存在的問題。 最便宜的塔架是拉線塔 ， 例如那些常用于無線電的天線。規(guī)模較小的拉線塔往往建造成管狀。自支撐塔架 一般建成 格子狀或管狀 ， 占用更少的空間 ， 更具有吸引力 ， 但它們也更昂貴。塔架所用材料一般是木桿或鐵管，也可以采用鋼材做成的桁架結(jié)構(gòu)。電話線的連接桿結(jié)構(gòu) 也 可用于規(guī)模較小的風(fēng)力發(fā)電機。塔架 ， 尤其是拉線塔 ， 可鉸接適當(dāng)?shù)难b備上 ， 用絞車或車輛讓他們傾斜向上或向下。 所有地面的工作都要做 。一些塔架和發(fā)電機可以由 買方很容易地設(shè)置 ， 而有些則是最好交由受過訓(xùn)練的專業(yè)人員做。 不論選擇什么樣的塔架，目的是使風(fēng)輪獲得較大風(fēng)速，同時還必須考慮成本。 塔架通常是有風(fēng)力發(fā)電機的制造商所提供的，以確保適當(dāng)?shù)倪m應(yīng)性。 遠程系統(tǒng)設(shè)備 作為遠程系統(tǒng)設(shè)備， 系統(tǒng)平衡設(shè)備被小型風(fēng)力發(fā)電機組所使用著。大部分風(fēng)力發(fā)電機組需要對電池充電儲存方面進行設(shè)計 ， 以防止充電過度而造成不必要的損失。目前采用最多的儲能方法是利用蓄電池把電能儲存起來。該調(diào)節(jié)器是專門為特定發(fā)電機設(shè)計的。光伏調(diào)節(jié)器一般不適合小型風(fēng)力發(fā)電機組的使用 ， 因為設(shè)計他們不是來處理和發(fā)現(xiàn)發(fā)電機的 電壓和電流的變化 的 。調(diào)節(jié)器的生產(chǎn)通常與直流源中心有關(guān)系 ， 它也可以作為其它 直流 源 、 負載及電池的連接點。光伏系統(tǒng)和風(fēng)能系統(tǒng)的混合動力系統(tǒng)通過把單獨的監(jiān)管機構(gòu)連接到直流源中心 ， 但沒有特別的管制措施。小型風(fēng)力發(fā)電機的一般經(jīng)驗規(guī)則是蓄電池至少應(yīng)為最高可再生能源的充電電流的 6倍，包括任何光伏要素。 做你自己的公司 在 1978年 ， 例 通過 ， 允許你為你的房子或工作連接一個合適的可再生能源供電的發(fā)電機 ， 以減少你對公用供電的消費。法律同意規(guī)定購買任何額外的電力 ， 在價格上 （ 避免成本 ） 通常低于電力的零售成本。在 約一半的國家有 “ 凈能量計費選項 ” ， 小系統(tǒng)是允許運行反向計量的 ，所以 過剩的產(chǎn)量使他們得到足夠的零售費率。由于為保持特殊的手工處理客戶帳戶 和 凈能源帳單 ， 過高的間接費用其實是沒必要的。這些系統(tǒng)不使用電池。風(fēng)力發(fā)電機組的蓄電是由整流換向逆變器和感應(yīng)發(fā)電機相互協(xié)調(diào)的。 然后其 電能連接到家庭的機器面板上的專用斷路器上 ， 就像一個大型家電。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機組沒有運行 ， 或者它不夠提供這個屋子所需要的電力時 ， 需要的電力由蓄電池提供。同樣 ， 如果發(fā)電機產(chǎn)生的電能超過了房子的電能消耗 ， 多余的電能就會即刻 存到相應(yīng)的地方 。實際上 ， 作為一個非常 大的電池儲備裝置 ， 蓄電池作為風(fēng)力發(fā)電機組的一個負面的負荷。經(jīng)過 200000000小時的相互運作 ， 我們現(xiàn)在知道小互聯(lián)風(fēng)力發(fā)電機是安全可靠 ， 也不會干預(yù)用戶的任何設(shè)備 ，其 成功地運作也不需要任何特別的安全設(shè)備。 在 20世紀(jì) 80年代初，到稅收抵免的時候全國各地數(shù)以百計的用戶安裝了 4 現(xiàn)在每月電費為 8， 而他們的鄰居電費的范圍在 100不等。當(dāng)然這個問題是這些稅收抵免早已遠去的時候 ， 大部分房主并沒有覺得一個合適的風(fēng)力發(fā)電機的成本是昂貴的。舉例來說 ， 10千瓦的發(fā)電機 （ 對家庭用 戶來說最常見的配置 ） ， 通常的安裝費用為28000對于那些支付 12美分 /千瓦小時或更多 ， 平均風(fēng)速每小時 10英里或風(fēng)速更高的地區(qū) （ 能源部 2級 ） ， 且有較大的土地使用權(quán) （ 發(fā)電機大 ）的用戶來說， 一個家用發(fā)電機肯定是值得考慮的。投資回收期一般是 8 有些風(fēng)力發(fā)電機是過去 30年或更早時間設(shè)計的 ，所以投入的資金可以收回 。 效果 一個風(fēng)力發(fā)電機的額定功率不是比較一個產(chǎn)品和下一個產(chǎn)品的好的因素。這是因為制造商可以根據(jù)風(fēng)速來自由選擇發(fā)電機的額定速度。如果額定風(fēng)速不一樣 ， 那么兩個產(chǎn)品相比較是有誤導(dǎo)之 嫌的。幸運的是 ， 美國風(fēng)能協(xié)會已經(jīng)通過了一個評價能源生產(chǎn)性能的標(biāo)準(zhǔn)方法。 遵循 資料。每年能源輸出 的數(shù)據(jù)就像環(huán)保局為你的車估計氣體英里數(shù)一樣 ， 他們讓你公平的比較產(chǎn)品 ， 但他們不告訴你 實際你要做些什么（ “ 你們的表現(xiàn)可能有所不同 ” ） 。 能源部門已 為美國編制了風(fēng)力資源地圖。這些地圖顯示的 資源更好。 這種情況 可能是因為地形的影響。能源部的地圖顯示開放式的地形相當(dāng)不錯 ， 但在丘陵或山區(qū) ， 他們必須謹(jǐn)慎使用 。風(fēng)力資源是指一個標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速傳感器的高度為 33英尺 （ 10米 ） ， 因此你在使用制造商所提供的 必須通過平均風(fēng)速校準(zhǔn)風(fēng)塔的高度。風(fēng)力發(fā)電機制造商通?？梢栽趲缀跞魏蔚攸c為他們的發(fā)電機提供電腦輔助的效果預(yù)測。 作為一個風(fēng)能經(jīng)驗法則 ， 當(dāng)遠程應(yīng)用超過每小時 8英里 （ 大部分 ， 但不是全部 ， 第 1級 和所有其他級 ） 和每小時 10英里 （ 第 2級或更高 ）時 應(yīng)考慮你的平均風(fēng)速。如果你住在一個不是多丘陵的地區(qū) ， 在你的位置上能源部風(fēng)能資源地圖可以清楚地準(zhǔn)確地計算出預(yù)期的風(fēng)力發(fā)電機的效果。 在 復(fù)雜地形時 ， 該位置上的判斷也必須用這種效 果預(yù)測來調(diào)整平均風(fēng)速。在大多數(shù)情況下 ，安裝一個小型風(fēng)力發(fā)電機組是沒有必要記錄監(jiān)測到的同一風(fēng)速的。但在某些情況下 ， 它是值得花費 300等待一年來做一個風(fēng)力調(diào)查的。制造商和設(shè)備商能夠幫助你理清這些問題。 如何使用風(fēng)力發(fā)電機 安裝一個風(fēng)力發(fā)電機比安裝太陽能電池板復(fù)雜，但他們?nèi)匀皇悄愕哪茉刺娲w系中相對容易弄的。發(fā)電機需要安裝在一個風(fēng)的流量不受阻礙的領(lǐng)域（附近的建筑物，樹木等）。 一些小型發(fā)電機可以安裝在你的房子的頂樓，但發(fā)電機產(chǎn)生的振動可能被轉(zhuǎn)移至建設(shè)的框架。安裝在屋頂?shù)陌l(fā)電機經(jīng)常與橡膠減振裝 置配合使用，以減少振動這方面的問題。但是作為一般規(guī)則，在更高的空中你可以讓你的風(fēng)力發(fā)電機組更有效地發(fā)揮，所以拉線塔是推薦的安裝系統(tǒng)。各種各樣的塔的高度和風(fēng)格使得您會找到一個安裝套件，以滿足您的需要。 當(dāng)安裝的風(fēng)力發(fā)電機的控制系統(tǒng)和線路時，了解風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板這兩個的根本性分歧是很重要的： 整流器： 太陽能電池板能產(chǎn)生電力所需的直流電（ 并能在沒有造成損害的情況下直接連接到電池存儲機構(gòu)。風(fēng)力發(fā)電機不能產(chǎn)生直流電，所以有被稱為 “ 整流器 ” 的裝置來把發(fā)電機的輸出電流轉(zhuǎn)換成直流。 一些發(fā)電機有一種整 流內(nèi)置設(shè)計，盡管在大多數(shù)情況下，被供應(yīng)的整流器是作為一個獨立的組成部分，但它必須安裝在風(fēng)力發(fā)電機和蓄電池之間。整流器是一個完整的風(fēng)力發(fā)電機組的控制單元。 負載轉(zhuǎn)移： 太陽能電池板是 “ 被動式 ” 的電力生產(chǎn)者。即使太陽照著，他們也只有當(dāng)需要由電池充電時才產(chǎn)生電力。風(fēng)力發(fā)電機是 “ 積極 ” 的電力生產(chǎn)者。只要有風(fēng)，不管電池是否需要充電他們都會產(chǎn)生電流。為了避免破壞風(fēng)力發(fā)電機組，所有的電力生產(chǎn)必須要用某種方式來解決這個問題。 當(dāng)電池系統(tǒng)需要充電時，他們提供電力負載來使風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電。如果電池完全充電后，發(fā)電機的產(chǎn)生的電量 必須要 “ 轉(zhuǎn)移 ” 到另一種電力負載。 負載分流充電控制器調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機的輸出，所以當(dāng)他們需要時你的電池將充電，當(dāng)這些電池完全充電后，任何由風(fēng)力發(fā)電機所產(chǎn)生的多余電力都會被轉(zhuǎn)移到候補的負載中。 一些風(fēng)力發(fā)電機有充電控制功能，用來轉(zhuǎn)移多余的電流。不過大多數(shù)發(fā)電機系統(tǒng)的充電控制器是一個外部設(shè)備。 he an of in a of of 800's us to of in S 860's of in a in 920's 930's, EA 0000 to In 970's 980's on as a to As to as of it ,500 1to be at 976,000 in in of by to so in 985, 10 a of is an in is of be an or to 00of or V's, at 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