张晓明,刘晓畅,李洪波

(1.沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁 沈阳 110168;2.辽宁省高速公路实业发展有限责任公司,辽宁 沈阳 110179)

在能源转型的重要时期,风能作为一种清洁可再生能源,得到越来越广泛的关注。我国风能资源十分丰富,其中,处于河北北部的张家口市风速较大,年平均风速可达6～7 m/s。张家口市最近的几十年,风力发电量急剧增加,然而风力发电比例的增加也带来“弃风限电”问题,即由于安全控制,电网接入管理等原因导致风电不投入电网,风电机关闭的现象[1]。更好地解决“弃风限电”,设计合理的风能利用规则和机制十分有必要。开发风力致热、风力提水、风能制氢等其他风资源利用途径,可以提高风能的利用率,促进能源结构优化。将风能转变为热能来利用可以为室内供暖提供一种途径。R.Melissa等[2]对一种液体搅拌式致热装置进行研究,为拥有奶牛场的百头奶牛提供清洗用温水,冬季也可为牛舍供暖。W.GUNKEL等[3-4]也制造了挤压液体式风力致热装置在北海道农场使用,为蔬菜温室大棚供暖。根据热力学第二定律,风能直接转化为热能其效率可达到100%,转化效率非常高,并且风能直接致热的多数致热器对风的质量要求不高,可在风速很宽的范围内正常工作[5]。所以,将风能转变成热能进行利用时,这种直接致热的方式是非常高效的。笔者通过建立液压式风力致热系统的仿真模型,得到了该系统的致热效率。

1 液压式风力致热系统原理与组成

相比于通过风能发电间接致热的形式,风力直接致热具有系统总效率高,致热设备结构简单易实现功率与转速的匹配,对风速有较好的适应能力。……