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绿色设计作为一个综合衡量产品资源消耗和环境影响的现代设计理念被广泛关注,而生命周期评价(Life cycle assessment,LCA)是评价产品绿色度进而指导实施绿色设计的关键技术。风力发电机(下称“风电机”)虽然在发电过程采用清洁的风力资源,但是其在原材料获取、制造、运输以及报废处理等阶段都会伴随资源消耗和环境影响。国内外学者运用LCA方法对风力发电的研究普遍集中在兆瓦级风电机组或风电场,对小型风电机鲜有研究,而大小型风电机在结构上的巨大差异导致两者生命周期评价模型和评价方法的不同。因此,本课题提出将LCA方法引入到对小型风电机绿色评价研究中,通过对小型风电机LCA评价体系、评价系统以及能量偿还时间三个关键技术部分研究,为小型风电机进一步的绿色设计改善提供依据。本文主要工作如下: 第一部分,构建LCA评价体系:通过建立小型风电机LCA清单分析模型,确定小型风电机LCA影响评价方法CML,分析LCA评价工具GaBi数据库中数据的准确性,获取整个评价体系,为后续工作奠定基础。 第二部分,基于LCA评价体系某小型风电机的应用分析:选择自主研发的一台球型垂直轴风电机为研究对象,基于生命周期阶段清单数据在GaBi软件中建立对应阶段的Plan模型,进而对模型进行Balance计算,并对特征化结果进行标准化、归一化处理。结果表明:该风电机最大耗能和环境影响阶段为生产阶段,最大耗能和环境影响部件为风轮叶片。最后针对评价结果进行改善分析。 第三部分,开发LCA评价系统:针对产品评价过程中建模复杂、可操作性差等问题,基于Microsoft Visual Studio2008开发平台和Oracle10g数据库,对评价系统开发。该系统实现了产品评价和数据库管理功能,大大提高了评价效率。 第四部分,基于LCA评价系统某小型风电机能量偿还时间的计算:提出了一种基于LCA小型风电机能量偿还时间的计算方法。实例分析一台300W垂直轴风电机,运用LCA评价系统计算其生命周期阶段总能耗,然后通过试验得出了此型号风电机在不同风速下的功率特性,并仿真计算出此型号风电机安装在桂林尧山景区的年发电量。最后计算出桂林尧山景区安装该型号风电机时,能量偿还时间为2.36年,此型号风电机寿命一般为20年,证明了其具有良好的绿色效益。