大型桥梁的风能利用可行性研究

大型桥梁的风能利用可行性研究

鹅掌风能根治,中国铁塔风能,usb麦克风能专业录音吗　　随着经济的发展，煤炭、石油等资源短缺的形势越来越紧张，目前及今后很长的一段时期内 我国的电力的需求与供应将会持续存在较大的缺口， 因此， 发展可再生能源发电成为缓解资 源紧张局面的必要途径，我国风力资源丰富，再生能源中的风力发电是当前现实的选择，随 着发达国家对二氧化碳减排义务的承诺,风力发电受到了许多国家的重视,成为未来能源的重 要来源。 风力发电包含两个能量转换过程： 即风力机将风能转换为机械能和发电机将机械能 转换为电能。这就有了必要的条件：一：安装风力机；二：有足够的风能来带动风力机。 安装风力机有很多要求： 确定当地的主风向,风力机应安装在主风向的上风头。 例:内蒙 古大部分地区盛行西北风,那么风力机应安装在房屋的西北方向,以减少房屋对风的遮挡作 用。 ②同时要求在风力机的上风头尽量没有其他房屋或树木等障碍物的存在。 ③尽量避免风的紊流的影响,紊流是风在流经粗糙地表或障碍物而引起风速风向的急剧 变化而造成的。紊流造成风力机输出功率减小并引风力机振动,造成噪音和影响使用寿命。 为了避免紊湍流的影响,风力机应安装在相对开阔无遮挡地方,离开房屋一定距 离。 ④风力机风轮高度范围内的风速垂直切变要小,风速的垂直切变是指在高度方向各个层 面的风速不同,这是由于地形和地面粗糙度所引起的,垂直切变使风轮叶片受到分布不均匀的 力的作用,容易造成风轮损坏。为了避免风速垂直切变对风轮的影响,应选择合适的风力机安 装高度。 根据桥梁位置较高、架空和所处空间开阔等特征，可把桥梁作为风力机的载体，如果在 安装风力机后桥梁的性能依旧能够符合各项参数指标，那么桥梁的作用将得到更一步的提 升，也将更全面的利用桥梁的空间。

　　鹅掌风能根治,中国铁塔风能,usb麦克风能专业录音吗风力发电机简介 国际上利用风力发电是本世纪发展壮大起来的，随着风电技术不断进步， 容量逐步增大，单机容量已达几百千瓦，并有兆瓦级风力发电机问世，近十几年来风力发电 机产品质量有了显著提高，作为一种新的，安全可靠的，干净的能源而受到国际上风资源丰 富国家的关注与大规模开发。目前，世界上风电总装电容量约为 7000MW，美国最多，约 有 1700MW。 中国是风资源丰富的国家，特别是新疆、内蒙古与沿海地区。我国风力发电在八十年代开始 发展， 初期大多是独立运行户用百瓦级风电机组， 安装在边远， 孤立无电地区供农牧民使用。 近年来， 大型并网风力发电机组引入我国， 多台风电机组安装在风资源丰富地区组成风电场， 接入地区电网供电，现在，我国并网风电机组装机总容量约为 100MW。风电的优越性可归 纳为下面五点：风力发电是一种干净的自然能源，没有常规能源（如煤电，油电）与核电会 造成环境污染的问题。 风电技术日趋成熟，产品质量可靠，可用率已达 95%以上，已是一

　　种安全可靠的能源，风力发电的经济性日益提高，发电成本已接近煤电，低于油电与核电， 若计及煤电的环境保护与交通运输的间接投资，则风电经济性将优于煤电。 风力发电场建 设工期短，单台机组安装仅需几周，从土建、安装到投产，只需半年至一年时间，是煤电、 核电无可比拟的。 投资规模灵活，有多少钱装多少机。目前商用大型风力发电机组一般为 水平轴风力发电机，它由风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件所 组成。风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气动性能优异的叶片（目前商业机组一般为 2-3 个叶片）装在轮毂上所组成，低速转动的风轮通过传动系统由增速齿轮箱增速，将动力 传递给发电机。上述这些部件都安装在机舱平面上，整个机舱由高大的搭架举起，由于风向 经常变化，为了有效地利用风能，必须要有迎风装置，它根据风向传感器测得的风向信号， 由控制器控制偏航电机，驱动与塔架上大齿轮咬合的小齿轮转动，使机舱始终对风。风能是 一种无污染的可再生能源，它取之不尽，用之不竭，随着生态环境的要求和能源的需要，新 能源的开发日益受到重视， 由于风力发电经济性日益改善， 因此国家对风力发电已制定了发 展计划，提出 2000 年风电装机 40MW 以上的奋斗目标，为二十一世纪大规模开发风电打 下良好的基础。 风车是人们最早用以转换能量的装置之一， 波斯人和中国人在数千年前即己 懂得使用风车，直到十二世纪时，欧洲才普遍利用风车研磨面粉和泵水。荷兰低地使用风车 泵抽排水，其风车的功率可达５０HP。美国则使用较小型的风车灌溉田地和驱动发电机发 电。 1920 年代，人门开始研究利用风车作大规模发电。1931 年，在苏联的 Crimean Balaclava 地方建造一座１００KW 容量的风力发电机，此乃最早商业化的风力发电机。风 车的种类很多，如依其形状及旋转轴的方向分，可归纳出两种最主要的型式： 水平轴式转 子垂直轴式转子水平轴式转子（horizontal-axis rotor）此型转动轴与风向平行。若依轮页受 力可分成升力（lift ）或阻力（drag）型；若依页数则单页﹑双页﹑三页或多页型；若依风 向，则有逆风（upwind）和顺风（downwind）型，逆风型转子即页片正对著风向。大部分 水平轴式风力轮页会随风向变化而调整位置。 2.垂直轴式转子（vertical-axis rotor） 此型 转轴与风向成垂直。此型的优点为设计较简单，因为其不必随风向改变而转动调整方向。但 此系统无法抽取大量风能?K 需要大量材料是其缺点。此型有桶形（Savonius）转子和打蛋 形（Darrieus）转子等。桶形转子是采用 S 型轮页，且大多为阻力型。轮页的旋转是依赖作 用于顺风和逆风页片部分的阻力差。 世界经济的快速发展和激烈的竞争，新能源发电尤其是风力发电技术日趋受到世界各国的 普遍重视。目前全世界风电装机容量达到 490 万千瓦，而且还在以年均 60％的速度增长， 反映了当今国际电力发展的一个新动向。 我国有丰富的风能资源， 又有国外成熟的技术可以 借鉴，大规模开发风电的条件已经具备，应该积极发展。发展风电是实施能源可持续发展战 略的重要措施 能源供应和环境保护是经济持续发展的基本条件， 从能源角度说， 二＋一世纪我们的能源靠 什么？有许多专家和机构分析， 如果不重视可再生能源的开发， 下一个世纪由于能源资源的 匮乏将导致全球的能源危机。从环保角度说，能源消耗的增长带来的环境问题日益严重，今 年联合国环境署报告在过去 20 年，全世界能源消耗增长了 50％，从现在到 2020 年，全 球能源消耗还将比现在增长 50％到 100％，由此造成温室效应气体排放将会增加 45％到 90％，从而带来灾难性后果，我国同样面临着资源、能源和环境的压力。我国改革开放以 来，电力发展一直保持着高速增长的势头，装机容量和发电量己分别位居世界第三和第二， 有力地支持了国民经济发展和人民生活水平的提高。 在电力发展过程中， 以燃煤发电为主的 电力生产结构导致有害物质的排放也在逐年增加， 如不采取有效措施， 将成为电力持续发展 的制约因素。为逐步改变这种状况，一方面在发展媒电时，必须与环境保护相结合，采用洁 净煤燃烧技术和有效的污染控制措施， 另一方面要加强电源结构的调整， 除大力发展水电外， 还应该积极发展风能等新能源发电，努力实现能源资源的合理开发利用和优化配置。

　　我国风能资源丰富具有大规模发展风电的可能性 从风力发电的技术状况以及实际运行情况表明， 它是一种安全可靠的发电方式， 随着大型机 组的技术成熟和产品商品化的进程， 风力发电成本降低， 已经具备了和其他发电手段相竞争 的能力。风力发电不消耗资源、不污染环境，具有广阔的发展前景，和其他发电方式相比， 它的建设周期一般很短， 一台风机的运输安装时间不超过三个月， 万千瓦级风电场建设期不 到一年，而且安装一台可投产一台；装机规模灵活，可根据资金多少来确定，为筹集资金带 来便利；运行简单，可完全做到无人值守；实际占地少，机组与监控、变电等建筑仅占风电 场约 1％的土地，其余场地仍可供农、牧、渔使用；对土地要求低，在山丘、海边、河堤、 荒漠等地形条件下均可建设，此外，在发电方式上还有多样化的特点，既可联网运行，也可 和柴油发电机等级成互补系统或独立运行， 这对于解决边远无电地区的用电问题提供了现实 可能性，这些既是风电的特点，也是优势。 我国风能资源丰富，这十几年来，对风能资源状况作了深入的勘测调查，全国可开发利用的 风能资源总量为 2.53 亿千瓦。资源分布也很广，在东南沿海、山东、辽宁沿海及其 岛屿年 平均风速达到 6-9 米／秒，内陆地区如内蒙古北部，甘肃、新疆北部以及松花江下游也属于 风资源丰富区，在这些地区均有很好的开发利用条件。这几年我国的交通条件 得到极大的 改善，电网覆盖程度有了很大的提高，许多风资源丰富地区己置于电网覆盖之下，也为我们 建设大型风电场提供了更有利的条件。 在国家有关部门的支持下，电力部门在风电场建设方面已作了一些工作，并提出到 2000 年 我国风电装机达到 100 万千瓦的规划目标。到目前为止，相继在新疆、内蒙古、辽宁、广 东、浙江、福建等地区建成了 14 个风电场，总装机容量 5 万千瓦，己签订贷款协议和采购 合同的约 l0 万千瓦，虽然我国目前的风电事业刚刚起步，但已经锻炼和培养了一批专门从 事风电工作的技术人员和职工队伍，为今后大规模发展风电积累了经验。 让人们了解和认识风电是推进风电发展的重要工作。发展风电，首先要解决认识问题。认识 包括两方面内容。 一个是对其重要意义的认识， 应当认识到发展新能源是经济发展和环境保 护的需要， 也是电力实施可持续发展战略的需要， 电力的发展不能以浪费资源和牺牲环境为 代价。当前风电等新能源发电刚刚起步，和其他发电手段相比，装机容量和发电量都很小， 但它是未来能源，发展潜力巨大，这就要求我们处理好近期利益和长远利益的关系，局部利 益和全局利益的关系。再一个认识问题来自技术和经济方面，比如认为风电形不成规模， 风电成本太高，风电电量不稳定等，由于风电是一种新的发电方式，许多人还不了解， 提出这些问题是很自然的， 需要有针对性地答复这些问题， 让更多的人了解风电， 认识风电。 第一，风电是能够形成规模的。现在风电单机容量一般为几百千瓦，这和火电、水电的大容 量机组不同，风电是以几十台、几百台，甚至几千台同时运转来实现风能大规模转换为电能 的。美国加州风电场一共安装 2400 台，满山遍野都是风电，具最新资料统计，全世界风电 装机容量己达 490 万千瓦，其中美国 187 万千瓦，德国 103 万千瓦，丹麦 61 万千瓦，特 别应该指出的是印度通过这两年的努力，风电已达 60 万千瓦。其次，风力发电的成本情况 如何呢？在国际上单位千瓦造价一般为 1000 美元，发电成本可做到 6－7 美分。我国风电 扬的单位造价约为 1 万元左右，其中风力发电机组占投资 75％以上，主要靠进口，今后如 果解决了设备制造国产化问题，造价还会下降，现在广东南澳岛安装风电机 8680 千瓦，年 发电量 2600 万千瓦时，上网电价 0．70 元左右，对广东来说这个电价完全可以承受，国内 大中型水电站的单位千瓦造价 7000 一 8000 元， 火电站如果加上脱硫脱氮等环保设施的话， 千瓦造价也要超过 7000 元。应该说风电具备了和其他电源比较的能力，它的造价和电价是 可以接受的。 第三个问题是关于电源稳定的问题，在概念里有风就有电，我国风电年利用小时数一般为 2700 小时，新疆等一些地方可以达到 3200 小时。风能资源间歇性的特点，使我们必须重

　　视风电电能供应稳定性问题。在发展初期，容量小，电量少，相对整个电网而言微乎其微， 因此它不会引起电网的波动和不稳定。丹麦目前风电发电量占全国发电量的 5%，装机容量 所占比例还要高一些，没有对电网形成影响。据丹表专家分析，风电比重低于 10%对电网 不会构成危险。电力部规划到 2000 年全国装机 100 万千瓦，届时也仅占全国装机的 0.3%， 仍然是一个小数。在电网本身容量不大的地方，确实要考虑这个问题，电力部已经规定现阶 段风电容量控制在电网容量的 5％以内， 除新疆乌鲁木齐电网外， 其他地区还远离这个标准， 根本不必担心。况且世界上普遍用油机和风机配套使用，效果很好。我国正在对风力发电和 抽水蓄能电站结合运行进行研究，美国已建风能洞穴储能试验电站。总之，这个问题不是我 国目前发展风电的障碍。通过几方面情况看，风电己具备了加快发展的条件，可以纳入我国 电力规划和电力建设的议事日程了。 认识的提高需要通过加强宣传和真抓实干来实现， 认识 风电的人越多，发展风电的条件就越好。 线 元。应该说风电具备了和其他电源比较的能力，它的造价和电 价是可以接受的。 第三个问题是关于电源稳定的问题，在概念里有风就有电，我国风电年利用小时数一般为 2700 小时，新疆等一些地方可以达到 3200 小时。风能资源间歇性的特点，使我们必须重 视风电电能供应稳定性问题。在发展初期，容量小，电量少，相对整个电网而言微乎其微， 因此它不会引起电网的波动和不稳定。丹麦目前风电发电量占全国发电量的 5%，装机容量 所占比例还要高一些，没有对电网形成影响。据丹表专家分析，风电比重低于 10%对电网 不会构成危险。电力部规划到 2000 年全国装机 100 万千瓦，届时也仅占全国装机的 0.3%， 仍然是一个小数。在电网本身容量不大的地方，确实要考虑这个问题，电力部已经规定现阶 段风电容量控制在电网容量的 5％以内， 除新疆乌鲁木齐电网外， 其他地区还远离这个标准， 根本不必担心。况且世界上普遍用油机和风机配套使用，效果很好。我国正在对风力发电和 抽水蓄能电站结合运行进行研究，美国已建风能洞穴储能试验电站。总之，这个问题不是我 国目前发展风电的障碍。通过几方面情况看，风电己具备了加快发展的条件，可以纳入我国 电力规划和电力建设的议事日程了。 认识的提高需要通过加强宣传和真抓实干来实现， 认识 风电的人越多，发展风电的条件就越好。 要积极利用国外资金，拓宽引资融资渠道，积极争取国外政府贷款、国际金融机构贷款以及 国际商业信贷， 也要欢迎外商以直接投资的方式参与建设。 发展风力发电是一项利于千秋的 事业，但在发展初期，与常规能源相比产业规模小，获益能力低。因此在现阶段需要政府给 予一定的支持和相应的扶持政策， 制定有利于风能等新能源发电的政策。 要把风电纳入国家 能源建设计划，增加资金渠道和投资力度，加大信贷规模，提供低息贷款，制定优惠税收、 电价补贴等政策，有了这些扶持政策，必将更进一步推进风力发电的规模化、产业化发展， 提高竞争力，使其最终依靠自身的发展潜力，在我国的电力构成中占到一席之地。 二：风力机简介 国际上利用风力发电是本世纪发展壮大起来的， 随着风电技术不断进步， 容量逐步增大， 单机容量已达几百千瓦， 并有兆瓦级风力发电机问世， 近十几年来风力发电机产品质量有了 显著提高，作为一种新的，安全可靠的，干净的能源而受到国际上风资源丰富国家的关注与 大规模开发。目前，世界上风电总装电容量约为 7000MW，美国最多，约有 1700MW。中国是 风资源丰富的国家，特别是新疆、内蒙古与沿海地区。我国风力发电在八十年代开始发展， 初期大多是独立运行户用百瓦级风电机组，安装在边远，孤立无电地区供农牧民使用。近年 来，大型并网风力发电机组引入我国，多台风电机组安装在风资源丰富地区组成风电场，接 入地区电网供电，现在，我国并网风电机组装机总容量约为 100MW。风电的优越性可归纳为 下面五点：

　　风力发电是一种干净的自然能源，没有常规能源（如煤电，油电）与核电会造成环 境污染的问题。 风电技术日趋成熟，产品质量可靠，可用率已达 95%以上，已是一种安全可靠的能 源， 风力发电的经济性日益提高，发电成本已接近煤电，低于油电与核电，若计及煤电 的环境保护与交通运输的间接投资，则风电经济性将优于煤电。 风力发电场建设工期短，单台机组安装仅需几周，从土建、安装到投产，只需半年 至一年时间，是煤电、核电无可比拟的。 投资规模灵活，有多少钱装多少机。

　　目前商用大型风力发电机组一般为水平轴风力发电机， 它由风轮、 增速齿轮箱、 发电机、 偏航装置、控制系统、塔架等部件所组成。风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气动性 能优异的叶片（目前商业机组一般为 2—3 个叶片）装在轮毂上所组成，低速转动的风轮通 过传动系统由增速齿轮箱增速，将动力传递给发电机。上述这些部件都安装在机舱平面上， 整个机舱由高大的搭架举起， 由于风向经常变化， 为了有效地利用风能， 必须要有迎风装置， 它根据风向传感器测得的风向信号， 由控制器控制偏航电机， 驱动与塔架上大齿轮咬合的小 齿轮转动，使机舱始终对风（见图一）。

　　1:轮毂（装叶片）2:传动系统 3:增速齿轮箱 4:刹车系统 5:电机 6:塔架 7:风速风向仪 图 一 风电机组的功率调节有两种方式， 一种是失速调节， 另一种是变桨距调节—即叶片可以 绕叶片上的轴转动，改变叶片气动数据，实现功率调节；整台机组由电控系统进行监视与控 制，可以实现无人操作管理。 风能是一种无污染的可再生能源，它取之不尽，用之不竭，随着生态环境的要求和能源 的需要，新能源的开发日益受到重视，由于风力发电经济性日益改善，因此国家对风力发电

　　已制定了发展计划， 提出 2000 年风电装机 40MW 以上的奋斗目标， 为二十一世纪大规模开发 风电打下良好的基础。

　　三：桥梁简介 桥梁简介 桥是一种架空的人造通道。 由上部结构和下部结构两部分组成。 上部结构包括桥身和桥 面；下部结构包括桥墩、桥台和基础。它们高悬低卧，形态万千，有的雄距山岙野岭，古朴 雅致；有的跨越岩壑溪间，山川增辉；有的坐落闹市通衢，造型奇巧；有的一桥多用，巧夺 天工。不管风吹雨淋，无论酷暑严冬，它们总是默默无闻地为广大的行人、车马跨江过河， 飞津济渡。 建桥最主要的目的， 就是为了解决跨水或者越谷的交通， 以便于运输工具或行人在桥上 畅通无阻。若从其最早或者最主要的功用来说，桥应该是专指跨水行空的道路。故《说问解 字》段玉裁的注释为：“梁之字，用木跨水，今之桥也。”说明桥的最初含意是指架木于水面 上的通道，以后方有引伸为架于悬崖峭壁上的“栈道”和架于楼阁宫殿间的“飞阁”等天桥形 式。我国山川众多、江河纵横，是个桥梁大国，在古代无论是建桥技术，还是桥梁数量都处 世界领先地位。千百年来，桥梁早已成为人们社会生活中不可缺少的组成部分。但由于我国 幅员辽阔，从南到北，从东到西，在地理气候、文化习俗以及社会生产力发展水平上，都存 在较大的差异。因此，各自立足于自己的实际条件和根据自己的需要，经过长期的时间，遂 创造出多种多样的桥梁形式，并逐步形成了自己的特色。 桥梁主要有三种类型： 梁桥 拱桥 吊桥 这三种类型最大的不同之处在于其单跨距的长度。跨距是两个桥梁支柱之间的距离， 不管它们是桥柱、桥塔还是峡谷的峭壁。例如现代梁桥的跨距可以达到 60 米，而现代拱桥 的跨距可以轻松达到 240 到 300 米。 吊桥是桥梁技术的金字塔尖， 它的跨距能够达到 2,100 米。 为什么拱桥的跨距能够比梁桥长得多？为什么吊桥的跨距能够达到拱桥的 7 倍？答案 就在于各种桥梁如何处理两种力——压力和拉力： 压力是物体所作用的挤压或收缩力。 拉力是物体所作用的扩张或拉伸力。 弹簧是我们每天常见的有关压力和拉力的例子。下压弹簧或将弹簧的两端挤向一起的 时候，即将其压缩。压力会让弹簧变短。上拉弹簧或者将其两端向外拉时，即将其拉伸。拉 力会让弹簧伸长。

　　所有的桥梁都会受到压力和拉力，桥梁设计的任务就是妥善处理这些力而不会出现弯 曲或拉断。 当压力超过物体的承受能力时就会发生弯曲， 当拉力超过物体的承受能力时就会 造成拉断。处理这些力的最佳方式就是将其分散或转移。分散就是将其散布到更大的面积， 避免出现某个点集中受力。 转移就是将其从强度较弱的区域移到专门设计的受力区域。 拱桥 就是将力分散的很好的例子，而吊桥则是将力转移的范例。 梁桥有多种不同的类型，取决于桁架的设计、位置和材料。在工业革命刚开始时，美 国的梁桥建筑发展得非常迅速。 设计师提出了很多种不同的桁架设计和材料。 木桥被纯铁或 木铁混合结构取代。在这个时期里，不同的桁架风格也有重大的进步。早期的设计中有一种 十分流行的样式叫做豪氏桁架。这种设计由威廉?豪于 1840 年获得了专利。

　　他的创新并不在于桁架的样式。 它与已有的主梁型样式有点类似， 不过在对角的木柱支撑之 外，还使用了垂直的铁柱支撑。当今的很多梁桥仍然在桁架中使用豪氏样式。

　　单个梁不管跨距多大，都会同时承受压力和拉力。梁的顶部承受最大压力，而底部承受最大 拉力。中部则承受很少的压力或拉力。 如果在梁的设计上顶部和底部使用较多材料， 而中部使用较少材料， 则可以更好地承受压力 和拉力（因此，工字型梁比简单的矩形梁更坚固）。 桁架结构将这种概念向前推进一步。 桁架桥的一侧被看作单个梁。 梁的中部由桁架的斜构件 构成，而桁架的顶部和底部代表梁的顶部和底部。用这样的方式来观察桁架，我们会发现梁 的顶部和底部比中部所用的材料更多（瓦楞纸板非常坚硬就是因为这种原因）。 除了上面提到的桁架结构效果以外， 桁架比单个梁更坚固的原因还有一个： 桁架能将载荷分 散到桁架结构各处。桁架通常由各种不同的三角形构成，形成了非常坚固的结构，并且将载 荷从一个单点转移到范围很大的区域。

　　拱桥是一种半圆形结构， 两端各有桥墩。 拱形半圆形的设计自然地将桥面的重量转移到桥墩 上。 压力 拱桥始终为受压状态。压力沿着拱形的弧面向外传递到桥墩上。

　　拉力 拱桥的拉力可以忽略。 拱桥的自然弧线及其将力向外扩散的能力能够大大降低拱桥下侧所受 拉力的影响。不过曲率越大（拱桥的半圆越大），下侧所受的拉力影响就越大。 正如前面所提到的， 拱桥本身的形状足以将重量从桥面中心向桥墩分散。 和梁桥的情况相似， 拱桥在尺寸上存在的限制最终会超过其自然强度。

　　吊桥是用缆索（或绳索、链条）拉起并跨越于河流之上（或者遇到的其他障碍物），而桥面 则悬挂在这些缆索上。现代吊桥有两座用于固定缆索高塔。这样，桥塔就支撑了路面的绝大 部分重量。 压力 压力向下挤压吊桥的桥面，但由于它是悬吊的路面，缆索会将压力转移到桥塔，桥塔再直接 将压力分散到固定它的地面。 拉力 支撑的缆索系在两个锚点之间， 是拉力的主要承受者。 由于桥重量和穿行于锚点之间汽车的 重量， 缆索会被拉长。 锚点也会承受拉力， 不过由于它们与桥塔一样非常稳固地与地面连接， 所受的拉力会被分散开来。

　　除了缆索以外，几乎所有的吊桥在桥面底下还有支撑的桁架结构（上承式桁架）。这可增加 桥面强度，减弱路面摇摆和颠簸的倾向。

　　四：国内外在大型桥梁上对风能利用状况 世界能源消耗量的持续增加．使全球范嗣内的能源危机形势愈发明显．开发可再生能 源以缓解能源危机、 实现能源的可持续发展已成为世界各国能源发展战略的重大举措。 风能 因其在全球范围内的蕴藏量巨大、可再生、分布广、无污染的特性，使风力发电成为世界能 源发展的重要方向。近几年来，世界风力发电装机容量平均每年大约以 30％的速度增长。 中国作为世界化石能源消费的主要围，在面临化石燃料发电所带来的严重的环境污染危机 下．为解决能源问题．大力开发和利用风力发电。近 2a 来风力发电的增长速度远超其他国 家。

　　截至 2008 年底．全球风力发电装机容量达到 121 188 MW。比 2007 年增加了 27 261 MWtll。近年全球风力发电装机容量和新装机容量变化情况圄 l 1997—20lo 年全球风力发电 装机容量变化情况(2009--2010 年的数据为全球风力发电的预测值) (1)2008 年风力发电装机容量持续增长，增长速度为 29％．预测今后几年仍将继续增加。 (2)截至 2008 年底，全球安装的所有风力涡轮机发电量可达 260TW№，超过全球电力 消耗的 1．5％tn。据国际能源署报道．到 2009 年风能在非水能现代可再生能源的利用中增 长餐最大 当今世界大力发展风能发电，这就需要大量的风场，对土地资源将会有很大的占用。 风力机的安装需要架高、 空旷的地域， 然而大型桥梁有着足够的空间， 一直以来都是被搁置， 没能被充分利用。 为了保障汽车和火车能够快速平稳地前进，或者为了找到一条捷径，不少地区在修建高速 公路和铁轨的过程中都需要建设桥梁。 而这些桥梁往往有破坏生态环境的可能。 意大利设计 师提出了一种太阳风桥的创意，可把这些桥梁变成利用太阳能和风能发电的环保桥梁。 在修建桥梁的过程中，免不了要破坏当地的植被，对当地的生态环境造成一定的影响。意 大利的桥梁设计师弗朗西斯科·克拉罗斯发现，如果把桥梁改造成能产生绿色能源的载体， 就可以大大减少当地的碳排放， 算是对保护当地的生态环境作出一定的补偿。 根据桥梁所拥 有的架空、 较高和所处空间开阔等特征， 把桥梁作为太阳能和风能发电的载体是再好不过的 了。 弗朗西斯科等人把他们设计的环保桥梁称之为太阳风桥。 在意大利政府举办的“太阳能高 速公路”设计竞赛中，这项作品获得了优胜奖。在大部分需要修建桥梁的山区和沿海地区， 风能和太阳能的资源都十分丰富。因此，太阳风桥的创意是可行的。太阳能电池板主要安装 在太阳风桥的路面上，也可以覆盖在支撑桥梁的立柱上。在两个立柱之间的空隙中，则可以 安装大量的风力发电机。风力发电机的规格并不完全相同，大小有所差异，这样可以充分利 用垂直空间。 据设计人员估算， 平均每公里桥梁产生的光电和风电， 可以满足 750 户家庭的日常生活用 电。如此推算，每千公里的桥梁则可满足 75 万户家庭的日常生活用电，而世界上不少国家 的桥梁里程都超过 1000 公里。比如，在中国，仅公路桥梁里程就超过 2.5 万公里。如果在 这些桥梁上都安装太阳能电池和风力发电机，发电量将是很可观的 如今有科技工作者将大型桥梁风能利用作为研究课题，如果这一研究得到成功，将会 更有效的利用桥梁的空间，也将对能源的供给给予贡献，对环境也会做出保护。 五 大型桥梁风能利用的意义 1.风能的优越性与弊端：风力发电是一种干净无污染的可再生自然资源，取之不尽用 之不竭，没有常规能源（煤电、油电、核电）会造成环境污染的问题。 风电技术日趋成熟，产品质量可靠，能源可用率达 95%以上。 风力发电的经济性日益提高，发电成本较低，低于油电和核电，如果计及煤电的 环境保护及交通运输等投资，风电成本也低于煤电。 风力发电场建设工期短，单台机组安装方便。 投资规模灵活，易操作。 弊端：间歇性 风有瞬时脉动的特性，风力的大小随季节的变化而变化，即使在同一地区，有利地形

　　下 的风力往往优于不利地形下的风力。由于风能固有的不可预测性和不稳定性，使风电 具有间 歇性的运行特征，无法保证稳定、持续不问断地发电，往往电网处于用电高峰时风电 发不出 电来，而当电网处于用电低谷时风电却可能满负荷发电，这就增加了电网调度难度， 使风力 发电的供给与需求很难协调起来，增加了维持电网的稳定的难度。 噪声污染 风力发电机组中的大功率电力电子器件的应用，风力发电机组频繁的并网投切，也造 成 了电网的谐波污染、电压波动和电压闪变。 发电成本高 风能在生产电力以前，需要大量的固定资产投资，由于近两年国内风电一哄而上，约 75％的风电场选用的是国外的风电机组，导致国内风力发电设备的供不应求，国外各 大风机 生产厂家趁机提价，使风机购置成本居高不下，风电的成本至少有 70％以上为风机设 备成 本，目前, 中国风电成本约在 0.5 元以上。 2.对于桥梁的充分利用： 桥梁一般地处偏远的山区及河道，利用桥梁作为载体，安装风力机。由于所处地域 有着很大优越性，风能比较充足，而且相对比较稳定，风力机所产生的噪音远离居民区，风 能发电的弊端能够得到很好的解决。 3.对环境、能源的帮助 火力发电要产生大量的温室气体和粉尘，会严重污染环境;以装机容量四十万千瓦的火 电厂为例，每小时耗煤 280 吨，年产生二氧化硫 6 万吨，并产生烟尘 28.5 万吨，所 带来的 环境污染，可想而知。风力发电就是用风来发电。风力发电不像火力发电那样需要煤 或油气， 它只有有风就能发电，不消耗像煤、石油或天然气之类的资源。不会产生任何的废气 或废物， 对人类以及环境都不致造成任何的损害。据统计, 风力发电每生产 100 万千瓦时的电 量, 便 能减少排放 600 吨的二氧化碳, 大力发展风能可以大幅度削减造成温室效应的二氧化 碳, 缓解气候变暖的状况, 能够有效地遏制沙尘暴灾害, 抑制荒漠化的发展。

　　当今世界正掀起风电的高潮，而且风电的潜力也十分巨大，世界各地的科技工作者也 正在努力当中。 大型桥梁风能利用只是风能利用当中的一个小分支， 虽然还没有很大的研究 成果出现，但是随着科技的发展，我们相信大型桥梁风能利用时可以实现的，因为已经有了 实例表明其可能性。 从现在的条件看来，大型桥梁风能利用有以下几个有利条件： 一：世界正掀起风电高潮，桥梁所处位置一般都在风能丰富的地区，没有处在人口集

　　中区。 二：风能发电机有关技术在快速进步，造价在快速降低，为大型桥梁风能利用提供了 技术技术支持。 三：桥梁架高，有很多空间闲置。 不利条件： 一：风电不稳定，如何将这部稳定的电源稳定输出给用电处。 二：在桥梁上安装风力发电机，势必对桥梁的负荷加大。 三：风电机工作时产生的噪声，将对周围的自然环境造成一定的影响。 四：桥梁的地区并不是很集中，相对来讲比较分散，难以成规模。 五：桥梁所处偏远，其电力输送成本较高，如果在城市内，将产生较大的噪声污染。 没有解决的问题： 一：风力机安装过后是否对桥梁的结构稳定产生影响。 二：是否会大幅度提高桥梁的维护难度。 三：是否存在潜在的威胁。 参考文献： [1]孙丽梅. 风能利用现状及前景分析[J].内蒙古电力技术，2010,28（6）. [2] 孟平，喜平，许镇琳.力发电机及相关技术[j].微特电机，004,32（9）. 1. [3] 潘鹏.风能发电利与弊探讨[J]. [4] 包耳,胡红英. 风力发电的发展状况与展望[J]. 大连民族学院学报,2011,(1). [5] RainerWeiss,RalfHerrmann.风力发电[J]. 变频器世界,2011,(2). [6]张东方. 建筑环境中的有效风能利用研究[J].山东建筑大学出版社，2010. [7] 潘雷．建筑环境中风能利川的研究【D】 ．济南：山东建筑人学，2006. ．太刚能，2000，2：6．7. [8] 倪受元．风力发电讲座[J】 [9] 贺德馨．风能技术发展中的儿个问题【J】 ．世界科技研究与发展，2003，25(4)： 44-48. [10] 潘磊，陈宝明．城市楼群风及其风能利川研究 M】 ．济南：山东暖通空调，2007： 608．613 [11] 】 杨伟， 顾明． 高层建筑三维定常风场数值模拟 【J】 同济大学学报， ． 2003， 31(6)： 647．651 [12] 】周莉，席光．高层建筑风场的数值分析【J】 ．西安交通大学学报，2001，35(5)： 471-474 [13]王叶滔.风力机简介[J].清华大学出版社，2008