倾听“风言电语” 感触“风驰电掣”

————记上海风电科普馆
2006年09月05日 14:06   上海科技报    关注度(10460)

门前,10多架“电风车”徐徐转动着,张开翅膀迎接着四方来客。这里就是位于南汇滨海森林公园,由上海市科委、上海市电力公司、上海市南汇区政府等共同出资建设的上海风电科普馆。

风,从何而来?电,缘何而生?刚踏入展馆,我们就被这看似简单的问题难倒了。于是带着对风与电的疑问和遐想,迫不及待要去揭开风电的神秘面纱。

刨根问底 告别一知半解

当我们乘坐的大客车来回行驶,寻觅着“风电馆”的踪迹时,昂首挺立地大风车已在远处呼扇呼扇地召唤我们了。“就在那里”,只听到同事激动的叫声,我们终于找到了。迫不及待要向为我们指路的大风车道声谢,走近它才发现,原来这是风电科普馆外面的十几座“风电机”。这些水平轴式风力发电机是目前世界上较为普遍的一种,它全身由叶片、轮、机舱罩、齿轮箱、发电机、塔架和基座等部分组成。以每台额定功率1500千瓦计算,可以满足近千台家用空调机的用电需求。

进入馆内,四壁尽是风与电的知识。“塔形的水平轴多转风力机,是目前最常见的一种风力机,其转向与风向平行,会随风向变化而调整位置,用以产生最大的功率,在风向变化时,以尾翼的移动改变风机的方向;喇叭状的水平轴聚集式风力机,则利用敞口大面积聚风,并将聚集后的加强气流切向风力机,通过传动齿轮,与发电机配合产生电流,从而实现在大风力时多发电、微小风力时维持有效运行的优势……”

而在“我国风电的发展历程”展板前,我们了解到,国内风力发电长期以来一直停留在蒙古包单家独户的使用,或是实验室研究。直到上世纪80年代起,山东荣成、新疆达坂城等地区开始陆续引进丹麦的风力发电机组。进入新世纪以来,香港地区和大陆的部分民营企业也开始涉足这一“绿电”领域。

生活中,风电是继火能、水能、核电能后又一重要发电生力军。风能是地球与生俱来的资源,加快开发利用风能已成为全球能源界的共识。我国已在2004年向世界宣布了发展风电的宏伟目标:到2010年风电装机将达400万千瓦,2015年为1000万千瓦,2020年达到3000万千瓦左右。目前,上海已开展的南汇、崇明风电项目,将安装14台1500千瓦的风力发电机组,建成后总装机容量为21000千瓦,可同时满足2万人的一般用电需求。

捕风捉影  感受风的能量

千万别以为有风就有电,在从风到电的能量转换,可凝聚了人类巨大的智慧和创造力。瞧,貌似“长高”了的落地灯的无阻尼发电机,利用磁悬浮原理直接驱动发动机运转,降低了机械阻力和摩擦阻力,发电成本有望与火电相媲美;澳大利亚科学家发明的“会飞的风车”矗立于4500-10000米高空,“能思维”的水平旋翼自动调节着旋转角度和转速,最大限度“捕捉”着风能。

参观了德国的太阳能塔热气流发电机组群,我忍不住拍手叫绝。大烟囱般的身躯上罩着透光、保温的塑料大棚。当太阳照射,里外空气温度相差20℃,按照热升冷降的原理,烟囱内部自然形成一股流动的风,在风轮加速抽排的作用下,风速可达20-60米/秒。更神奇的是,大棚里居然还种着蔬菜瓜果,我猜想设计师一定是个“铁公鸡”。

回顾历史,其实早在数千年前,人类就已开始捕捉风的“影子”了。帆船不就是一个例子吗。站在展馆内的帆船模型前,通过操纵杆控制风的方向,可以让小船前后航行。变幻莫测的风与季节、海拔等因素相关。在一座栩栩如生的“笔架山”前,将季节设定为冬季,再让“测风少年”攀爬上山。一会,旁边就显示出“风力4级,风向东北”的结果;再换一个高度,换一个季节,风力和风向的结果又截然不同。

在不久的将来,你想用电脑上网,用电视收看节目,都无风不行。不信的话,不妨在风电科普馆里体验一把——骑上自行车,踩动脚踏板,你使多大力,面前画中的大楼里就会亮起多少层楼的灯光。别光顾着骑单车,这里可不是健身房,得知道究竟是什么原因呢?在一旁的展板上我找到了答案。原来,根据能量守恒定律,人力和风力都可以通过做功转换为能量。一般情况下,一台额定功率为1500千瓦的风力发电机平均输出电能为1500千瓦,而普通人力脚踏做功发电只能产生约7—10瓦电能,而且维持时间极短。
值得一提的是,作为上海科普教育基地之一的风电科普馆可是目前上海、中国乃至世界第一家也是唯一一家风电类科普场馆。

(作者:撰稿、摄影 陶婷婷)

文章来源:http://www.shkp.org.cn/shkp/216/11326.html