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發電原理

風能轉換靠風力機,而風力機主要是藉由空氣流動(即風)轉動葉片來發電。 葉輪(rotor)為風力機轉換利用風能最重要的系統之一,葉片鎖定於輪轂 (hub)構成葉輪,受風吹之空氣動力作用(包括升力及阻力)繞軸旋轉,擷取風的動能,進而轉換成有用的電能。



風力機大型化

葉片愈長,其受風面積愈大,所能擷取的風能就愈多。一般而言,風力機之輸出電能約與葉輪直徑平方成正比;而塔架高度亦隨之增加。

 

使用方式
  1. 與電力網直接併聯發電系統
    目前風力發電約90%以上都是和與電網併聯方式使用,當風大時儘量用風力機發電,當風小或無風時再使用市電。
  2. 與柴油機 / 太陽光電混合發電系統。
  3. 獨立使用。

獨立或混合發電系統一般使用於偏遠地區或電力網無法到達的地方,如大陸的內蒙古地區。

風力機組構造

現今商業化主流風力機為水平軸、三葉式翼型風力發電機,其主要由葉輪、傳動發電系統、控制系統及塔架等單元所構成。

  1. 葉片轉子:受氣動作用,繞軸旋轉,將風能變為機械能。
  2. 作功裝置-齒輪箱:轉子所獲得的機械能藉著帶動發電機。
  3. 增速裝置-發電機:機電轉換時需利用增速齒輪箱提升轉速,以帶動發電機。
  4. 控制系統:包括阻止風力機超轉速的調速控制、迎風轉向的方向控制,以及確保風力機安全運轉的安全控制等。
  5. 塔架:用來支撐風力機,並使風力機的迴轉中心有一定的高度。
  6. 機艙:保護風力機的傳動發電機與部分機電控制系統。

風力機架構


目前商業化風力機皆使用微電腦監控,可隨風速、風向的大小變化而自動啟動、關機、迎風轉向,並具遠距監控及異狀保護功能。正常狀況下自動運轉,不需人員操作,因此有 「無人電廠」的稱呼。

離岸式風力電場

因為陸上風況好的場址有限,海上有更好的風力資源,可大規模開發,因此風力發電已朝向海域發展。對於四面環海且地狹人稠的台灣,離岸式風力發電更是具有發展潛力。

全世界第一座商業運轉的離岸式風力電場
2000年丹麥Middelgrunden40MW(20 x 2MW)