外文翻译小型风力发电机入门.docx

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在美国相当长的时间里，风能一直是一个重要的能量来源。

机械风车是两个“高科技”的发明之一（另一个是带刺的铁丝网），这促进了我们的西部边界在18世纪后期的发展。

自从1860

年，超过800万的机械风车已安装在美国，有些风车已运行了超过一百年。

早在1920年和1930

年，整个中西部地区一些农家已经使用200-3000瓦风力发电机来供应电灯、收音机和厨房用具等。

在70年代末和80年代初，风能作为一种可以解决能源危机的办法，再次受到关注。

作为用户和农民的期待，小型风力发电机以各种电力生产可再生能源的替代品，成为最符合成本效益的技术，其成本也在减小。

在1976-1985年之间，税收抵免和良好的联合条例（PURPA），使人们把4500多个小型、1-25万千瓦的风力系统安装到个人家庭里。

另外1000个风力系统在同一时期也被安装在各种远程应用上。

小型风力发电机被安装在所有的五十个州。

然而，没有一个小型风力发电机组的国有大公司致力于长期的市场发展，因此，在1985年年底，当联合政府税收抵免过期，石油价格下降到10美元每桶的两个月后，大部分的小型风力发电机组行业再次消失了 。

有些公司认为，这幸存的“市场调节”，在生产小型风力发电机组的今天，那些机器是最可靠的，其声誉是最好的。

在很多方面光伏技术是一个有吸引力的技术，但成本因素是考虑的问题之一。

那些在家庭、事业、或远程设施等方面有需要的用户，功率超过100-200瓦的小型风力发电机，可能是一个有吸引力的替代方式。

举例来说，在50瓦特规模水平，某小型风力发电机组的费用约为8.00美元/

瓦特，相比约为光伏模块6.00美元/瓦特。

这就是为什么对于很小的负载光伏技术的费用较低的原因。

不过，由于该系统规模较大，这个“经验规则”推翻了自己。

在300瓦特风力发电机组的成本下跌至2.50美元/瓦特时（1.50美元/瓦特在西南空气风能事件中），而光电成本仍然为6.00

美元/瓦特 。

1500瓦特风力系统的成本下降到2.00美元/瓦特，一个10000瓦特的风力发电机的成本（不包括电子产品）下跌至1.50美元/瓦特 。

光伏和风能在监管和控制方面的成本，基本上是相同的。

出人意料的是，风力发电机的塔的成本，相当于光伏架子和追踪系统的成本。

因为有大量的连接，所以光伏系统的线路接线的成本通常较高。

对于连接到公用电网的用户，小型风力发电机，通常是最好的“下一步”，毕竟其保护和效率等方面已经有所改善。

一个典型的家庭每月消耗用电800-2000千瓦时和4-10千瓦风力发电机或光伏系统，以满足家庭需求。

在这种情况下，风力发电机已不再昂贵。

在过去，可靠性是小型风力发电机组产品的“要害”。

在70年代末，为了提高其可靠性，所以对小型发电机进行了良好的设计。

今天的产品，在先进的技术上超过了早先的技术，可靠性也大致增加了。

小型发电机，现在可运作5年或更长时间，甚至在环境恶劣的地方，也不需要维修或检查，担保可使用5年。

这个系统的可靠性和运行成本与光伏系统是一样的。

风能是地球表面受热不均匀所产生的太阳能的一种形式。

最好的风能资源在海岸沿线、山上、北部各州，但是在大多数地区都能发现这种可用的风力资源。

作为一个动力源，风能比太阳能较难预测，但通常它在一天内能供应更多的时间。

风能资源因为受地形及其他因素的影响，使它比太阳能更方便获得。

例如，在丘陵地形，你和你的邻居，有可能接收到完全相同的太阳能资源。

但因为你居住在很好的位置上，是一个能更好的接触到当时风向的地方，你就能比你的邻居接收到更好的风能资源，反过来说，如果你的位置是沟壑或背风面的山，你的风能资源利用就要大大降低。

在这种情况下，与太阳能相比，应该更周密的考虑风能。

风能是遵循季节性模式的，在冬季的月份很高而在夏季的几个月却很低。

这和太阳能刚刚相反。

基于这个原因，在混合动力系统中风能和太阳能系统协同工作。

这些混合的系统为小型风能制造商们提供了一个更细分的市场——光伏系统，以扩展他们的风能系统。

大部分风力发电机是水平轴螺旋桨式系统。

垂直轴系统，如S -转子式萨沃纽斯型系统，已被证明是很昂贵的。

横向轴风力发电机一般包括一个螺旋桨，一台发电机，一个主机和一个尾舵。

螺旋桨将获取的风能转换成旋转运动，以驱动发电机。

螺旋桨通常由两个或三个叶片组成。

由三个叶片组成的系统比两个叶片的更有效率，运行更平稳，但他们需要的成本更多。

叶片通常是由木料或玻璃纤维制成，因为这些材料中有它需要的结合强度和柔韧性（他们不干扰电视信号）。

发电机通常是为风力发电机组专门设计的。

永磁交流发电机因为他们无需实地绕组而广受欢迎。

低速直接驱动发电机的一个重要特征是系统使用了一般尚未可靠的变速箱或带。

主机是风力发电机的重要结构之一，它包括用来连接旋转（通过这点，可以改变风向）的风力发电机和固定接线线路的“滑环”。

尾部排列的转子可以是防护超速的一部分。

风力发电机产品的开发是很困难的，而且许多早期的系统也不是很可靠。

光伏模块是很可靠的，因为通常它没有任何运动部件，在以后光伏组件将越来越可靠。

在一方面，一个风力发电机必须有运动部件和可靠性，一个机器的特性是由工程和设计的技术层次决定的。

在另一方面，从一个系统到另外一个系统，在可靠性、耐用性和期望寿命等方面上存在很大差异，这给经常工作在太阳能组件的经销商和顾客上了一课。

一个风力发电机必须能够高效率地运行。

湍流是最接近地面的。

此外，风速随高度的增加而增加。

经验之谈，你应该根据每个风力发电机的特点为风力发电机安装一个适合的塔架。

为了让风轮在地面上较高的风速带中运行，需要用塔架把风轮支撑起来。

举例来说，瓦特发电机往往是被安装在一个30-50英尺的塔架上，而10千瓦发电机通常会需要一个80-120英尺的塔架。

我们不推荐在人们居住的小型建筑上安装风力发电机，因为湍流、噪音和振动是一直存在的问题。

最便宜的塔架是拉线塔，例如那些常用于无线电的天线。

规模较小的拉线塔往往建造成管状。

自支撑塔架一般建成格子状或管状，占用更少的空间，更具有吸引力，但它们也更昂贵。

塔架所用材料一般是木杆或铁管，也可以采用钢材做成的桁架结构。

电话线的连接杆结构也可用于规模较小的风力发电机。

塔架，尤其是拉线塔，可铰接适当的装备上，用绞车或车辆让他们倾斜向上或向下。

所有地面的工作都要做。

一些塔架和发电机可以由买方很容易地设置，而有些则是最好交由受过训练的专业人员做。

不论选择什么样的塔架，目的是使风轮获得较大风速，同时还必须考虑成本。

塔架通常是有风力发电机的制造商所提供的，以确保适当的适应性。

作为远程系统设备，系统平衡设备被小型风力发电机组所使用着。

大部分风力发电机组需要对电池充电储存方面进行设计，以防止充电过度而造成不必要的损失。

目前采用最多的储能方法是利用蓄电池把电能储存起来。

该调节器是专门为特定发电机设计的。

光伏调节器一般不适合小型风力发电机组的使用，因为设计他们不是来处理和发现发电机的电压和电流的变化的。

调节器的生产通常与直流源中心有关系，它也可以作为其它直流源、负载及电池的连接点。

光伏系统和风能系统的混合动力系统通过把单独的监管机构连接到直流源中心，但没有特别的管制措施。

小型风力发电机的一般经验规则是蓄电池至少应为最高可再生能源的充电电流的6倍，包括任何光伏要素。

在1978年，PURPA联合条例通过，允许你为你的房子或工作连接一个合适的可再生能源供电的发电机，以减少你对公用供电的消费。

法律同意规定购买任何额外的电力，在价格上（避免成本）通常低于电力的零售成本。

在约一半的国家有“净能量计费选项”，小系统是允许运行反向计量的，所以过剩的产量使他们得到足够的零售费率。

由于为保持特殊的手工处理客户帐户和净能源帐单，过高的间接费用其实是没必要的。

这些系统不使用电池。

风力发电机组的蓄电是由整流换向逆变器和感应发电机相互协调的。

然后其电能连接到家庭的机器面板上的专用断路器上，就像一个大型家电。

当风力发电机组没有运行，或者它不够提供这个屋子所需要的电力时，需要的电力由蓄电池提供。

同样，如果发电机产生的电能超过了房子的电能消耗，多余的电能就会即刻存到相应的地方。

实际上，作为一个非常大的电池储备装置，蓄电池作为风力发电机组的一个负面的负荷。

经过200000000小时的相互运作，我们现在知道小互联风力发电机是安全可靠，也不会干预用户的任何设备，其成功地运作也不需要任何特别的安全设备。

在20世纪80年代初，到税收抵免的时候全国各地数以百计的用户安装了4-12千瓦的风力发电机组，现在每月电费为8-30美元 ，而他们的邻居电费的范围在100-200美元不等。

当然这个问题是这些税收抵免早已远去的时候，大部分房主并没有觉得一个合适的风力发电机的成本是昂贵的。

举例来说，10千瓦的发电机（对家庭用户来说最常见的配置），通常的安装费用为28000-35000美元。

对于那些支付12美分/千瓦小时或更多，平均风速每小时10英里或风速更高的地区（能源部2级），且有较大的土地使用权（发电机大）的用户来说，一个家用发电机肯定是值得考虑的。

投资回收期一般是8-16年，有些风力发电机是过去30年或更早时间设计的，所以投入的资金可以收回。

一个风力发电机的额定功率不是比较一个产品和下一个产品的好的因素。

这是因为制造商可以根据风速来自由选择发电机的额定速度。

如果额定风速不一样，那么两个产品相比较是有误导之嫌的。

幸运的是，美国风能协会已经通过了一个评价能源生产性能的标准方法。

遵循AWEA

标准的制造商将提供在各年度平均风速时每年的能源输出（AEO）的资料。

每年能源输出的数据就像环保局为你的车估计气体英里数一样，他们让你公平的比较产品，但他们不告诉你实际你要做些什么（“你们的表现可能有所不同”）。

能源部门已为美国编制了风力资源地图。

这些地图显示的PC资源意味着平均风速可能会在一定幅度内浮动。

PC越高其资源更好。

这种情况可能是因为地形的影响。

能源部的地图显示开放式的地形相当不错，但在丘陵或山区，他们必须谨慎使用。

风力资源是指一个标准风速传感器的高度为33英尺（10米），因此你在使用制造商所提供的AEO资料之前，必须通过平均风速校准风塔的高度。

风力发电机制造商通常可以在几乎任何地点为他们的发电机提供电脑辅助的效果预测。

作为一个风能经验法则，当远程应用超过每小时8英里（大部分，但不是全部，

第1级和所有其他级）和每小时10英里（

第2级或更高）时应考虑你的平均风速。

如果你住在一个不是多丘陵的地区，在你的位置上能源部风能资源地图可以清楚地准确地计算出预期的风力发电机的效果。

在复杂地形时，该位置上的判断也必须用这种效果预测来调整平均风速。

在大多数情况下，安装一个小型风力发电机组是没有必要记录监测到的同一风速的。

但在某些情况下，它是值得花费300-1000美元并等待一年来做一个风力调查的。

制造商和设备商能够帮助你理清这些问题。

安装一个风力发电机比安装太阳能电池板复杂，但他们仍然是你的能源替代体系中相对容易弄的。

发电机需要安装在一个风的流量不受阻碍的领域（附近的建筑物，树木等）。

一些小型发电机可以安装在你的房子的顶楼，但发电机产生的振动可能被转移至建设的框架。

安装在屋顶的发电机经常与橡胶减振装置配合使用，以减少振动这方面的问题。

但是作为一般规则，在更高的空中你可以让你的风力发电机组更有效地发挥，所以拉线塔是推荐的安装系统。

各种各样的塔的高度和风格使得您会找到一个安装套件，以满足您的需要。

当安装的风力发电机的控制系统和线路时，了解风力发电机和太阳能电池板这两个的根本性分歧是很重要的：

太阳能电池板能产生电力所需的直流电（DC），并能在没有造成损害的情况下直接连接到电池存储机构。

风力发电机不能产生直流电，所以有被称为“整流器”的装置来把发电机的输出电流转换成直流。

一些发电机有一种整流内置设计，尽管在大多数情况下，被供应的整流器是作为一个独立的组成部分，但它必须安装在风力发电机和蓄电池之间。

整流器是一个完整的风力发电机组的控制单元。

太阳能电池板是“被动式”的电力生产者。

即使太阳照着，他们也只有当需要由电池充电时才产生电力。

风力发电机是“积极”的电力生产者。

只要有风，不管电池是否需要充电他们都会产生电流。

为了避免破坏风力发电机组，所有的电力生产必须要用某种方式来解决这个问题。

当电池系统需要充电时，他们提供电力负载来使风力发电机发电。

如果电池完全充电后，发电机的产生的电量必须要“转移”到另一种电力负载。

负载分流充电控制器调节风力发电机的输出，所以当他们需要时你的电池将充电，当这些电池完全充电后，任何由风力发电机所产生的多余电力都会被转移到候补的负载中。

一些风力发电机有充电控制功能，用来转移多余的电流。

不过大多数发电机系统的充电控制器是一个外部设备。

Primer on Small Wind Turbines

A Lit t le Hist ory

The wind has been an im portant source of energy in the U.S.for a

long tim e.The m echanical windm ill was one of the two

"high-technology" inventions （the other was barbed wire） of the late

's that allowed us to develop m uch of our western frontier.Over 8

m illion m echanical windm ills have been installed in the US since the

's and some of these units have been in operation for m ore than

a hundred years.Back in the 's and 's, before the REA began

subsidizing rural electric coops and electric lines, farm fam ilies

throughout the Midwest used 200-3,000 watt wind generators to

power lights, radios, and kitchen appliances.

I n the late 's and early 's intense interest was once again

focused on wind energy as a possible solution to the energy crisis.As

hom eowners and farm ers looked to various electricity producing

renewable energy alternatives, sm all wind turbines emerged as the

m ost cost effective technology capable of reducing their utility bills.

Tax credits and favorable federal regulations （PURPA） m ade it possible

for over 4,500 sm all, 1 -25 kW, utility-intertied wind system s to be

installed at individual homes between -.Another 1 ,000

system s were installed in various rem ote applications during the sam e

perio

D.Sm all wind turbines were installed in all fifty States.None of

the sm all wind turbine com panies, however, were owned by large

com panies com m itted to long term m arket developm ent, so when the

federal tax credits expired in late , and oil prices dropped to $

a barrel two m onths later, m ost of the sm all wind turbine industry

once again disappeare

D.The com panies that survived this "m arket

adjustm ent" and are producing sm all wind turbines today are those

whose m achines were the m ost reliable and whose reputations were

the best.

Th e Cost Factor

Photovoltaics is an attractive technology in m any ways, but cost is

not one of them .Sm all wind turbines can be an attractive alternative,

or addition, to those people needing m ore than -200 watts of

power for their hom e, business, or rem ote facility.Unlike PV's, which

stay at basically the sam e cost per watt independent of array size,

wind turbines get less expensive with increasing system size.At the 50

watt size level, for exam ple, a sm all wind turbine would cost about

$8.00/watt com pared to approxim ately $6.00/watt for a PV m odule.

This is why, all things being equal, PV is less expensive for very sm all

loads.As the system size gets larger, however, this "rule-of-thum b"

reverses itself.At 300 watts the wind turbine costs are down to

$2.50/watt （$1 .50/watt in the case of the Southwest Windpower Air

403）, while the PV costs are still at $6.00/watt.For a 1 ,500 watt wind

system the cost is down to $2.00/watt and at ,000 watts the cost of

a wind generator （excluding electronics） is down to $1 .50/watt.The

cost of regulators and controls is essentially the sam e for PV and win

D.

Som ewhat surprisingly, the cost of towers for the wind turbines is

about the sam e as the cost of equivalent PV racks and trackers.The

cost of wiring is usually higher for PV system s because of the large

num ber of connections.

For hom eowners connected to the utility grid, sm all wind turbines

are usually the best "next step" after all the conservation and

efficiency im provem ents have been m ade.A typical hom e consum es

between 800-2,000 kWh of electricity per m onth and a 4- kW wind

turbine or PV system is about the right size to m eet this dem an

D.At

this size wind turbines are m uch less expensive.

Reliabilit y

I n the past reliability was the "Achilles Heel" of sm all wind turbine

products.Sm all turbines designed in the late 's had a well

deserved reputation for not being very reliable.Today's products,

however, are technically advanced over these earlier units and they

are substantially m ore reliable.Sm all turbines are now available that

can operate 5 years or m ore, even at harsh sites, without need for

m aintenance or inspections and 5-year warranties are available.The

reliability and cost of operation of these units is equal to that of

photovoltaic system s.

Win d En erg y

Wind energy is a form of solar energy produced by uneven heating

of the Earth's surface.Wind resources are best along coastlines, on

hills, and in the northern states, but usable wind resources can be

found in m ost areas.As a power source wind energy is less predictable

than solar energy, but it is also typically available for m ore hours in a

given day.Wind resources are influenced by terrain and other factors

that m ake it m uch m ore site