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一種低成本千瓦級風力發電機的經濟效益分析

2011-04-21 來源:浙江日昇科技有限公司 瀏覽數:1894

在農村交通方面也可以大力開發新的充電站行業,現在農村已經擁有大量的摩托車,解決農村的交通問題,但由于燒油的摩托車使用傳統的化石能源生產的汽油,不但產生大量的有害氣體,并且油價也越來越高,近期(086月)世界市場原油價格已經達到134美元,有預計說不遠的將來將突破200美元,將來如果繼續使用汽油、柴油,肯定是用不起也不可能長期使用下去的。
在城市已經有電動助力車、電動摩托車大量的涌現(包括大功率的電動摩托車陸續面世)以電代油解決了摩托車的能源問題,其實在農村利用風能更有優勢,我們可以設想,在公路、集市等交通方便的地方立起這種低成本風力發電機,建立蓄電池更換站和充電站,利用我的這種風力機產生的大量的廉價的風電隨時充好一批蓄電池,供應需要的摩托車更換,這比加油還快,換下的蓄電瓶再拿去充好,以備下一次更換,或者是有時間的話就地補充電能(蓄電瓶可以對蓄電瓶充電),據筆者調查,在農村也有大量的電動摩托車在使用,這樣將有一個十分有前途的風力充電行業產生,可以長期的解決農村的交通用能源問題。
購買一臺10-30千瓦風力發電機僅需要8萬元左右,每天將產生100-300度電,可以給30-50個摩托車電瓶充電,每個摩托車電瓶收入5元,每天就有150-250元收入,每年有54750-91250元收入,兩年就可以收回成本,而不再需要其它任何燃料,只要有風就有源源不斷的電力產生,也就是有源源不斷的收入,最多支付管理人員的工資和很少的維修費用(維修也僅是給葉片涂漆、更換發電機碳刷、給軸承上些油等花費很少的費用和工作),真正是取之不盡、用之不竭的財源,捷足先登者肯定會賺得盆滿缽滿,并且可以永遠賺下去。
3、取代燃油時代的新農村風電
再進一步設想,如果能夠將農業拖拉機等大型農機具都將現有的燒油的發動機方式更換成電瓶車的燒電方式(比如電瓶裝載機的形式),我們姑且叫電動拖拉機吧,由于我們的這種風力發電機的功率都在幾十到幾百千瓦,本身產生的電量就很大,可以大量的對大型號、大容量的動力機械使用的蓄電瓶進行充電,保證滿足需要,這種方式使用30-100千瓦的風力發電機機型就特別合適。
在拖拉機上將原先裝發動機的地方更換成大型蓄電池組并裝上大功率電動機,這樣并不需要很高深的技術條件就解決了農業方面的長期的拖拉機用油量大的難題,由于拖拉機一般不會去很遠的地方工作,就近使用,就近補充電能或者更換蓄電池都不存在太大的難題,我相信在經濟效益杠桿的推動下,使用特別廉價的風電(尤其是我的這種制造成本特別低的風力發電機)提供大量的風電能源,徹底解決農村的大型機械用能問題,這并非是幻想,而是特別實在的一種可實現的技術方式,同時也告別了化石能源時代。
4、解決整個村莊的風電模式:
可以在一個村莊(假設為100戶)豎立2-330-50千瓦風力發電機,向每戶輸送不穩定的風電(由于風能不可控制,所以直接發出的電能其電壓、周波都是不穩定的),每戶在家中安裝一個變壓充電器,為自己家裝備的蓄電瓶充電,再通過自己準備的逆變器變成穩定的交流電,供自己使用,這種模式根據每個家庭的經濟情況,可以裝備一個蓄電瓶,只供照明看電視用;裝備2只蓄電瓶,功率就大一些,可以帶動電冰箱和洗衣機;如果裝備4只蓄電瓶存儲5度電左右,再經過3千瓦左右的逆變器輸出3千瓦功率的電流,就可以實現利用電磁爐做飯的方式,既沒有明火,也不冒煙,做飯快速方便比城里的天然氣都好,還不排出一點二氧化碳,完全是一種真正的綠色能源,只要有風永不缺電,投資這個項目也是一個不錯的選擇。
大量的廉價風電將產生長期而環保的經濟效益,以這種低成本的功率合適的風力發電機作為一個創新型的投資產業,將是一個長期而保險的投資選擇,有目光的投資者將通過這種方式,在短期內(豎起塔架,裝好設備僅需要1-2天時間,就可以投入正常運轉)就能夠得到收益,并且還有保護環境,改善生態的社會效益,何樂不為。
5其它方面的利用也是廣泛的,比如利用海邊的風能直接帶動制冰機使用海水制冰,既可以供應漁船用冰,同時也將海水進行了淡化(制冰方式淡化海水),在北方的冬季可以帶動風鍋爐進行制熱,給用戶提供源源不斷的熱能。
我國已經在200611日起施行了《中華人民共和國可再生能源法》,我認為國家在這方面給我們指明了方向,明確了政府大力支持的政策,本人也希望有識之士大膽的投資。
這個類型的風電充電站”“風力制冰站”“風力供熱站等行業,將會獲得極大的經濟回報和社會的好評。
毋庸置疑,風力發電機在國內的市場上將有幾十億到幾百億的市場需要,在國際市場上有幾百億到上千億的市場需要,特別是我的這種買得起、用的起的低成本機型,不但制造容易,維修更是方便,由于是采用了社會擁有量巨大的汽車部件來制造,不但能夠迅速的制造出來及時滿足用戶的需要,更有低成本、高質量的配件供應,有巨大而長期的經濟和環保意義。
世界上的風力發電機的發展,在越來越明確的利用無污染的新能源方面進行節能減排保護地球的大環境的意識下,已經是人們的共識了,已經有了長足的發展,但是如何大幅度的降低其制造成本,一直是各國政府和科技工作者關注和探索的方向,國外的發展趨勢是走大型化的方式,在降低成本方面當然已經取得了巨大的成功,但是大型風力機的巨大的投資和需要特定的大片地域做風電場,已經出現了問題,比如按目前的銷售市場的110元的價格,20075月的鋼材價格計算,12000千瓦(2兆瓦)的風力發電機需要2000萬元左右人民幣的投資,將是一個巨大的沉重負擔,經濟實力弱和資金沒有幾十億的投資集團根本就投資不起,哪怕是有說不盡的好處,買不起才是最根本的硬道理。
另外大型風電場只能夠采用并網的方式,局限性也很大,更需要占用大片的土地面積,這也是一個很難解決的問題,在地皮太貴的地方,即便有錢也不可能有大塊的土地供這些超大型的機組使用,而我的這種中功率的千瓦級風力機可以避免占用大片土地,在房前屋后即可建立使用,也是有很大的比較優勢的。
其實降低風力發電機的制造成本的方法并不是只有華山一條路,以大為美、以大為準,我認為我的這幾個專利技術最大的特點就是利用世界上最發達的汽車工業標準部件來制造最低成本的質量又特別好的風力發電機,在中功率風力發電機范圍內(5-600千瓦范圍),可以說已經找到了突破風力機制造成本高的價格瓶徑的方法。
5、為什么能夠做到低成本又高質量的技術關鍵簡介:
(A):主軸承:它是承擔整個風輪的轉動的最關鍵的部件,在20年的使用期中(一般風機的設計標準)需要承受風霜雨雪、高溫酷暑、沙塵鹽霧等大自然的磨損和破壞,還要承受特大風的超大負載(風中的力量與風速之比是3次方的關系,即風速增大一倍力量增大八倍),按傳統的方法制造一個這樣的主軸承(10千瓦的)需要2萬元左右,而我的這個技術方案是直接利用“130型汽車的后橋總成,只要花1500-2000元就可以滿足需要,并且來源廣泛、配件易得。
主軸承是采用汽車后橋總成中的汽車輪轂承重軸承作為整個風輪的主軸承的,這種方式解決了主軸承的強度和壽命問題并且來源廣泛配件易得,可以根據設計的風力機的功率大小采用不同規格型號的汽車后橋總成,如:1-9千瓦功率的風機可以采用微型小客貨車的后橋總成(價格僅800余元),該總成正常承重30-40馬力(22-29千瓦)完全可以承擔9千瓦以下的風力機的需要,大型載重車的后橋總成可正常承重250-800馬力,可以做200-600千瓦風力機的主軸承。
(B):變速器及傳動系統:由于汽車后橋總成本身就帶有差速器也就是一種特別的變速器,使用時只要將一端固定不讓其轉動,這時動力就從輪轂端的另一端傳遞到傳動軸輸出端,正常汽車的動力是從傳動軸端向輪轂端傳遞,而使用在風力機中時則是相反的,同時輪轂端的轉速與傳動軸端的轉速是不同的,一般的變比是13左右,所以在風力機中反向使用時正好是一個增速變速器,將風輪的比較緩慢的轉速通過差速器逆向工作方式,變成較快的轉速以滿足發電機的需要。
傳動桿的下部還是通過萬向節的方式與下部的另一個汽車后橋總成的一端連接,我們的這種風力機是使用兩個汽車后橋總成,即上部一個是回轉體上,下部一個是立式安裝在地面上,一則通過第二個后橋總成的差速器進行更進一步的增速,達到19左右,二則將動力的垂直方式再轉換成水平方式,通過軸輸出方式帶動發電機或者是其它機械裝置,相同的風力機使用同一型號的汽車后橋總成,所以在一般的風機上很難解決的增速器強度不夠容易出故障的難題,在這里就輕而易舉的解決了。
(C):單漿葉的特點說明:我們的這種風力機最顯著的特點之一就是一個葉片加上一個平衡阻尼器的結構形式,雖然看起來不好看,但是卻很好用,這是因為一個葉片可以大幅度的提風能利用系數,水平軸螺旋槳形式的風力機決定風能轉換效率的核心是周速比即風輪葉尖速度與風速之比,這個比值越大則轉換效率越高,其最大值是116,一般的風力機在實際運轉中能夠達到12-13就很不容易了。
 
作者:浙江日昇科技有限公司技術開發部高級工程師鄭爾歷
作者簡介:
鄭爾歷:高級機電工程師,原甘肅省風能技術開發公司副經理,原安西縣科委副主任;安西縣能源辦公室主任;安西縣風能技術開發服務中心主任;現任浙江日昇科技有限公司技術開發部高級工程師。

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閱讀上文 >> 風電與蓄能電站配套運行問題淺析
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