摘　要：風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊(yùn)量巨大，全球的風(fēng)能約為2.74×10^9MW，其中可利用的風(fēng)能為2×10^7MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。風(fēng)很早就被人們利用--主要是通過風(fēng)車來抽水、磨面等，而現(xiàn)在，人們感興趣的是如何利用風(fēng)來發(fā)電。文章發(fā)表在《科技與企業(yè)》上，是綜合論文投稿發(fā)表范文，供同行參考。

　　關(guān)鍵詞：小型風(fēng)力機(jī);風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電;漁民發(fā)電

　　引　言

　　風(fēng)是一種潛力很大的新能源，十八世紀(jì)初，橫掃英法兩國的一次狂暴大風(fēng)，吹毀了四百座風(fēng)力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多條帆船，并有數(shù)千人受到傷害，二十五萬株大樹連根拔起。僅就拔樹一事而論，風(fēng)在數(shù)秒鐘內(nèi)就發(fā)出了一千萬馬力(即750萬千瓦;一馬力等于0.75千瓦)的功率!有人估計(jì)過，地球上可用來發(fā)電的風(fēng)力資源約有100億千瓦，幾乎是現(xiàn)在全世界水力發(fā)電量的10倍。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量，只有風(fēng)力在一年內(nèi)所提供能量的三分之一。因此，國內(nèi)外都很重視利用風(fēng)力來發(fā)電，開發(fā)新能源。

　　洪湖市濱湖辦事處船頭嘴村(包括洪湖八一水上希望小學(xué))和螺山鎮(zhèn)新捕撈村的漁民，長年生活在水泥船上，以船為家。兩村共有漁戶533戶，總?cè)丝?606人。他們遠(yuǎn)離湖岸，遠(yuǎn)離常規(guī)電網(wǎng)，受地理?xiàng)l件限制，漁民至今未能用上常規(guī)電源，只能用煤油蠟燭照明。項(xiàng)目實(shí)施前，兩村只有92戶漁民采用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)供電，僅占總戶數(shù)的17.26%， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足漁民的生活和生產(chǎn)用電的需求。根據(jù)專家調(diào)查分析，洪湖湖區(qū)有較豐富的風(fēng)力資源和太陽能資源，適合小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和小型太陽能光電系統(tǒng)的應(yīng)用。示范項(xiàng)目的建設(shè)目標(biāo)，就是要開發(fā)和利用湖區(qū)較為豐富的風(fēng)力資源、 太陽能資源，推廣應(yīng)用小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電;探索有效的技術(shù)和管理模式，解決湖上漁民和水上小學(xué)用電難的問題;加強(qiáng)與外界通信聯(lián)系，改善教育條件，進(jìn)一步提高廣大漁民的生活水平，建設(shè)新型的湖區(qū)漁民生活用能模式。

　　洪湖水域面積460km2，風(fēng)力資源充足，中荷項(xiàng)目的實(shí)施初步證實(shí)可利用風(fēng)力發(fā)電來解決漁民用電難的問題。采用三種技術(shù)模式，中荷項(xiàng)目在洪湖示范點(diǎn)成功地安裝了小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組312臺(套)，其中風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)32臺(套)。項(xiàng)目實(shí)施后，漁民不僅能用電照明，還能看上電視，有些示范戶還添置了洗衣機(jī)、電冰箱等高檔家用電器，極大地提高了漁民生活水平和生活質(zhì)量，豐富了精神文化內(nèi)容。洪湖示范點(diǎn)建設(shè)也為內(nèi)陸湖區(qū)風(fēng)資源的開發(fā)利用探索出了有益的經(jīng)驗(yàn)。

　　洪湖市示范點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施，使兩個項(xiàng)目村的有電戶從17.26%提高到58.5%。現(xiàn)在兩個村已有312戶漁民安裝了小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)(其中32戶為風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng))，由于有了較充足的電力照明，漁民的業(yè)余文化生活變得豐富多彩，社會更加和諧。項(xiàng)目實(shí)施后，洪湖八一水上學(xué)校的照明終于得到了解決，師生的教學(xué)、生活條件都有了很大改善。該項(xiàng)目良好的能源、環(huán)境和社會效益日益顯現(xiàn)出來，也產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益。對項(xiàng)目戶、示范村致富奔小康和全面、協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展具有顯著的推動作用，對周邊地區(qū)產(chǎn)生了長期而深遠(yuǎn)的影響，也為洪湖旅游觀光增添了一道靚麗的風(fēng)景線。

　　風(fēng)力資源與設(shè)備安裝

　　洪湖的風(fēng)力資源

　　洪湖市農(nóng)村能源辦公室于2004年7月5日至9月30日，對洪湖市湖區(qū)的風(fēng)力資源進(jìn)行了設(shè)點(diǎn)初測。初測的結(jié)果為：實(shí)測79天，1.0m/s以上的有風(fēng)小時數(shù)為1407小時。合計(jì)風(fēng)速為5575.6m/s，月平均風(fēng)速為4.1m/s，最大風(fēng)速17.1m/s， 極大風(fēng)速23.5m/s;3～25m/s有效風(fēng)速小時數(shù)為951小時，占實(shí)測小時數(shù)的67.5%。5～25m/s有效風(fēng)速小時數(shù)為505小時，占實(shí)測小時數(shù)的35.8%。推算年發(fā)電有效小時數(shù)為5832小時，風(fēng)能密度為250～300W/m2。

　　2005年3月4日至2006年6月4日，測風(fēng)點(diǎn)改設(shè)在船頭嘴村水上漁寨船上，正式系統(tǒng)測風(fēng)15個月，實(shí)測了10980小時，從測風(fēng)數(shù)據(jù)可以看出，2005年的3、4、5、7、8、9月，2006年的1、3月平均風(fēng)速在4m/s以上;2005年6月、10月和2006年的2月風(fēng)速要小一些，月平均風(fēng)速在4m/s以下。2005年3月至2006年2月全年的平均風(fēng)速是4.1825m/s。最大風(fēng)速為20.5m/s，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)和南風(fēng)，風(fēng)能密度為250～300W/m2，3～25m/s有效風(fēng)能利用小時數(shù)超過6000小時/年。上述風(fēng)力資源為小型風(fēng)力機(jī)在洪湖湖區(qū)的應(yīng)用提供了足夠的自然條件。

　　小型風(fēng)力機(jī)在湖區(qū)的安裝

　　小型風(fēng)力機(jī)在陸地上的應(yīng)用已經(jīng)非常成功，全國已經(jīng)累計(jì)安裝了25萬臺。但小型風(fēng)力機(jī)在湖區(qū)應(yīng)用所遇到的主要問題是如何安裝，在陸地上做地基比較方便，在船上是不行的。在船上只能因地制宜，采用創(chuàng)新的安裝方法。在項(xiàng)目實(shí)行中我們采用了利用船體主柱和棚梁為固定體，附以三角斜支撐的安裝方式解決了小型風(fēng)力機(jī)在船上的安裝問題(具體結(jié)構(gòu)見下圖)。

　　應(yīng)用模式

　　基礎(chǔ)戶：300瓦小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)

　　該模式采用300W風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由1臺300W的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，2塊200Ah的蓄電池和1臺300W控制/逆變器(含泄荷器)組成的戶用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。可解決漁民照明、看彩電、VCD、座機(jī)(高頻)充電和手機(jī)充電等生活用電。

　　300W風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要性能技術(shù)參數(shù)制造廠家廣州紅鷹新能源科技公司型 號FD2.46-300/7額定功率(W)3008m/s時的輸出功率(W)300額定風(fēng)速(m/s)8風(fēng)輪直徑(m)2.46葉片材料鋁合金葉片數(shù)(只)3調(diào)速方式失速工作風(fēng)速范圍(m/s)3~25切入風(fēng)速(m/s)3輸出額定電壓(V)DC24最大功率(W)≥500發(fā)電機(jī)型式交流永磁三相發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速(r/min)400風(fēng)能利用系數(shù)≥0.42發(fā)電機(jī)效率≥0.76噪音(dB)≤68塔架上部質(zhì)量(kg)80塔高(風(fēng)輪中心到水面的距離)(m)8塔桿直徑(cm)6.35(21/2英寸)

　　(1)系統(tǒng)在湖區(qū)新農(nóng)村建設(shè)中的作用、地位和效果

　　該模式基本上屬于成熟技術(shù)的推廣應(yīng)用，系統(tǒng)故障較少， 逆變器損壞率僅為6%。目前，項(xiàng)目戶安裝的風(fēng)力機(jī)都在運(yùn)行發(fā)電，80%以上用戶的風(fēng)力機(jī)使用正常，對項(xiàng)目感到滿意。總的評價還是比以前安裝的其它風(fēng)力機(jī)性能好，　　(2)系統(tǒng)應(yīng)用前后的對比情況

　　該系統(tǒng)應(yīng)用前，洪湖湖區(qū)還沒有應(yīng)用過任何風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)或太陽能光電板發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)的應(yīng)用在洪湖湖區(qū)是一個新生事物，影響力非常大。它使?jié)O民開闊了眼界，看到可再生能源綜合利用的成功范例，也看到了湖區(qū)未來能源的多樣化和多彩生活的美好前景。該系統(tǒng)應(yīng)用后，使電冰箱、洗衣機(jī)等家用電器進(jìn)入湖區(qū)成為現(xiàn)實(shí)，這在以前是不可想象的。其它變化與基礎(chǔ)型用戶基本相同。

　　公益學(xué)校：3000瓦風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)由1臺荷蘭5kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、1000Wp國產(chǎn)太陽電池組件，20只200Ah、12V蓄電池組成的蓄電池組和1臺5kW控制/逆變器組成(性能參數(shù)見表3)。

　　表3　荷蘭5000W風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要性能技術(shù)參數(shù)制造廠家荷蘭Fortis風(fēng)能公司型　號Fortis Montana(5000)額定功率(W)50008m/s時的輸出功率(W)2000額定風(fēng)速(m/s)14風(fēng)輪直徑(m)5葉片材料環(huán)氧 (樹脂) 強(qiáng)化玻璃鋼葉片數(shù)(只)3調(diào)速方式風(fēng)輪側(cè)偏工作風(fēng)速范圍(m/s)3~25切入風(fēng)速(m/s)3輸出額定電壓(V)DC120最大功率(W)≥5000發(fā)電機(jī)型式交流永磁三相發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速(r/min)風(fēng)能利用系數(shù)0.42發(fā)電機(jī)效率≥0.82噪音(dB)≤68塔架上部質(zhì)量(kg)200塔高(風(fēng)輪中心到水面的距離)(m)12塔桿直徑(cm)10.16(4英寸)

　　1000W太陽能光電池是由20塊53 W的光電板按10個串聯(lián)一組，然后兩組并聯(lián)起來，接入控制器接口。53W太陽能電池組件的性能參數(shù)如表4所示。

　　(1)系統(tǒng)在湖區(qū)新農(nóng)村建設(shè)中的作用、地位和效果

　　利用該系統(tǒng)， 洪湖八一水上希望學(xué)校的師生可使用彩電、 VCD、冰箱、醫(yī)用冰柜、洗衣機(jī)、飲水機(jī)、小型水泵、太陽能熱水器供水系統(tǒng)、電飯鍋等;可進(jìn)行遠(yuǎn)程教育;可實(shí)現(xiàn)供電自動化管理。

　　(2)系統(tǒng)應(yīng)用前后的情況對比

　　項(xiàng)目實(shí)施后大大改善了該校師生的學(xué)習(xí)條件和生活條件， 充分滿足了其用電需求。對提高該校的教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量均有較大的幫助和促進(jìn)作用，特別是遠(yuǎn)程和電化教學(xué)設(shè)備的配置，溝通了水上小學(xué)和外界的聯(lián)系，有益于學(xué)生素質(zhì)和教學(xué)質(zhì)量的提高。逐步縮小湖面與岸上小學(xué)之間差距。

　　4　結(jié)　論

　　示范點(diǎn)項(xiàng)目實(shí)施后，比較充分地開發(fā)和利用了湖區(qū)較為豐富的風(fēng)力資源， 初步開發(fā)利用了太陽能資源，推廣應(yīng)用了小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)。形成了有效的技術(shù)和管理模式，解決了湖上兩個村52%漁民和洪湖八一水上小學(xué)用電難的問題。加強(qiáng)了學(xué)校與外界的通信聯(lián)系，改善了教學(xué)條件，進(jìn)一步提高了廣大漁民的生活水平，創(chuàng)建了建設(shè)新型湖區(qū)漁民生活的用能模式。

　　三種技術(shù)模式的應(yīng)用，解決了湖上漁民的照明用電問題，極大地改善了漁民的生活;有了電，漁民可以看電視、VCD，使用“風(fēng)光”互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的漁民家庭還可以用上冰箱、洗衣機(jī)，大大提高了他們的文化生活水平，促進(jìn)了精神文明建設(shè); 有了電，漁民可以用來給手機(jī)、座機(jī)充電，大大方便了他們與外界溝通與交流，有利于取得更多的信息; 有了電，洪湖八一水上希望小學(xué)孩子們的學(xué)習(xí)條件得到極大的改善，他們和城里的孩子一樣也能看電視、操作電腦，進(jìn)行電化教學(xué)，教學(xué)質(zhì)量不斷提高，大大縮小了湖區(qū)與岸上學(xué)校之間的差距。

　　該項(xiàng)目建設(shè)給洪湖湖區(qū)的新農(nóng)村建設(shè)注入了活力，起到了引導(dǎo)和示范作用。采用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的確是解決湖區(qū)漁民用電問題的一個切實(shí)可行的有效途徑。在該項(xiàng)目的帶動下，今后將有更多的小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)入湖區(qū)漁民家庭，形成具有湖區(qū)特色的社會主義新農(nóng)村建設(shè)模式。

　　綜合論文投稿須知：《科技與企業(yè)》雜志創(chuàng)刊于1992年7月29日，郵發(fā)代號2-282。該雜志是由中國科協(xié)主管、中國科普作協(xié)主辦的全國性科技、經(jīng)濟(jì)、管理類綜合期刊(國內(nèi)統(tǒng)一刊號CN11-3096/N、國際標(biāo)準(zhǔn)刊號ISSN1004-9207)，被中國期刊協(xié)會指定為全國百家期刊閱覽室贈送讀物，是中國民航指定機(jī)上讀物，國內(nèi)外公開發(fā)行，極具社會影響力和市場價值度。