風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)知識

風(fēng)力發(fā)電

把風(fēng)的轉(zhuǎn)變成機(jī)械動能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力動能，這就是風(fēng)力發(fā)電。

風(fēng)力發(fā)電的原理，

利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使

發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三米的微風(fēng)速度（微風(fēng)

的程度），便可以開始發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因

為風(fēng)力發(fā)電不需要使用燃料，也不會產(chǎn)生輻射或。

風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置，稱作。這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，大體上可分（包括

尾舵）、和三部分。（大型風(fēng)力發(fā)電站基本上沒有尾舵，一般只有小型

（包括家用型）才會擁有尾舵）

風(fēng)輪是把風(fēng)的轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的重要部件，它由兩只（或更多只）螺旋槳形

的葉輪組成。當(dāng)風(fēng)吹向漿葉時，槳葉上產(chǎn)生氣動力驅(qū)動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動。槳葉

的材料要求強(qiáng)度高、重量輕，目前多用或其它復(fù)合材料（如）來制造。（現(xiàn)

在還有一些垂直風(fēng)輪，S型旋轉(zhuǎn)葉片等，其作用也與常規(guī)螺旋槳型葉片

相同）

由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速比較低，而且風(fēng)力的大小和方向經(jīng)常變化著，這又使轉(zhuǎn)

速不穩(wěn)定；所以，在帶動發(fā)電機(jī)之前，還必須附加一個把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)

電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱，再加一個調(diào)速機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，然后

再聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上。為保持風(fēng)輪始終對準(zhǔn)風(fēng)向以獲得最大的功率，還需

在風(fēng)輪的后面裝一個類似風(fēng)向標(biāo)的尾舵。

是支承風(fēng)輪、尾舵和發(fā)電機(jī)的構(gòu)架。它一般修建得比較高，為的是獲得

較大的和較均勻的風(fēng)力，又要有足夠的強(qiáng)度。鐵塔高度視地面障礙物對

風(fēng)速影響的情況，以及風(fēng)輪的直徑大小而定，一般在6?20米范圍內(nèi)。

發(fā)電機(jī)的作用，是把由風(fēng)輪得到的恒定轉(zhuǎn)速，通過升速傳遞給發(fā)電機(jī)構(gòu)

均勻運(yùn)轉(zhuǎn)，因而把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個發(fā)電機(jī)頭組成的，而是

一個有一定科技含量的小系統(tǒng)：風(fēng)力發(fā)電機(jī)+充電器+數(shù)字逆變器。風(fēng)

力發(fā)電機(jī)由機(jī)頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分

功能為：葉片用來接受風(fēng)力并通過機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著

來風(fēng)的方向從而獲得最大的；轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)尾翼調(diào)整

方向的功能；機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。

一般說來，三級風(fēng)就有利用的價值。但從合埋的角度出發(fā)，風(fēng)速大于每

秒4米才適宜于發(fā)電。據(jù)測定，一臺55千瓦的，當(dāng)風(fēng)速為每秒9.5米

時，機(jī)組的輸出功率為55千瓦；當(dāng)風(fēng)速每秒8米時，功率為38千瓦;

風(fēng)速每秒6米時，只有16千瓦；而風(fēng)速每秒5米時，僅為9.5千瓦。

可見風(fēng)力愈大，也愈大。

在我國，現(xiàn)在已有不少成功的中、小型風(fēng)力發(fā)電裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)。

我國的風(fēng)力資源極為豐富，絕大多數(shù)地區(qū)的平均風(fēng)速都在每秒3米以上,

特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風(fēng)速更大；有的地方，

一年三分之一以上的時間都是大風(fēng)天。在這些地區(qū)，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電是很

有前途的。中國風(fēng)能儲量很大、分布面廣，僅陸地上的風(fēng)能儲量就有約

2.53億千瓦。2009年，中國（不含）新增風(fēng)電機(jī)組10129臺，容量

13803.2MW,同比增長124%；累計安裝風(fēng)電機(jī)組21581臺，容量

25805.3MWo按照國家規(guī)劃，未來15年，全國風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)

到2000萬至3000萬千瓦。以每千瓦裝機(jī)容量設(shè)備投資7000元計算，

根據(jù)《》雜志發(fā)布，未來風(fēng)電設(shè)備市場將高達(dá)1400億元至2100億元。

風(fēng)電發(fā)展到目前階段，其性價比正在形成與煤電、水電的競爭優(yōu)勢。風(fēng)

電的優(yōu)勢在于：能力每增加一倍，成本就下降15%

風(fēng)力發(fā)電的輸出

風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量不穩(wěn)定，故其輸出的是13?25V變化的，須經(jīng)充電

器整流，再對蓄電瓶充電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成。然后用有保

護(hù)電路的逆變電源，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，才能保

證穩(wěn)定使用。

一個家庭一年的用電只需20元電瓶液的代價。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)種類

盡管風(fēng)力發(fā)電機(jī)多種多樣，但歸納起來可分為兩類：①，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸

與風(fēng)向平行；②，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或者氣流方向。

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

1、清潔，環(huán)境效益好;

2、可再生，永不枯竭;

3、基建周期短；

4、裝機(jī)規(guī)模靈活。

缺點(diǎn)

1、噪聲，視覺污染；

2、占用大片土地；

3、不穩(wěn)定，不可控；

4、目前成本仍然很高。

5、影響鳥類。

發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的動力機(jī)械，又稱風(fēng)車。廣義地說,

它是一以大氣為工作介質(zhì)的能量利用機(jī)械。

機(jī)艙：機(jī)艙包容著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的，包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)。維護(hù)人員可以

通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔進(jìn)入機(jī)艙。機(jī)艙左端是風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片

及軸。

轉(zhuǎn)子葉片：捉獲風(fēng)，并將風(fēng)力傳送到轉(zhuǎn)子軸心。現(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)

電機(jī)上，每個轉(zhuǎn)子葉片的測量長度大約為20米，而且被設(shè)計得很像飛

機(jī)的機(jī)翼。

軸心：轉(zhuǎn)子軸心附著在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低速軸上。

低速軸：風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。在現(xiàn)代

600千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢，大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。

軸中有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管，來激發(fā)空氣動力閘的運(yùn)行。

齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的

50倍。高速軸及其機(jī)械閘：高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運(yùn)轉(zhuǎn)，并驅(qū)動

發(fā)電機(jī)。它裝備有緊急機(jī)械閘，用于空氣動力閘失效時，或風(fēng)力發(fā)電機(jī)

被維修時。

發(fā)電機(jī)：通常被稱為感應(yīng)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，最

大電力輸出通常為500至1500千瓦。偏航裝置：借助電動機(jī)轉(zhuǎn)動機(jī)

艙，以使轉(zhuǎn)子正對著風(fēng)。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以

通過風(fēng)向標(biāo)來感覺風(fēng)向。圖中顯示了風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航。通常，在風(fēng)改變

其方向時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)一次只會偏轉(zhuǎn)幾度。

電子控制器：包含一臺不斷監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)的計算機(jī)，并控制偏航

裝置。為防止任何故障（即齒輪箱或發(fā)電機(jī)的過熱），該控制器可以自

動停止風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動，并通過電話調(diào)制解調(diào)器來呼叫風(fēng)力發(fā)電機(jī)操

作員。

液壓系統(tǒng)：用于重置風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣動力閘。

冷卻元件：包含一個風(fēng)扇，用于冷卻發(fā)電機(jī)。此外，它包含一個油冷卻

元件，用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油。一些風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有水冷發(fā)電機(jī)。

塔：風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔載有機(jī)艙及轉(zhuǎn)子。通常高的塔具有優(yōu)勢，因為