風力發(fā)電基礎(chǔ)知識匯總

風力發(fā)電把風的動能轉(zhuǎn)變成機械動能，再把機械能轉(zhuǎn)化為電力動能，這就是風力發(fā)電。風力發(fā)電的原理，利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。依據(jù)目前的風車技術(shù)，大約是每秒三米的微風速度（微風的程度），便可以開始發(fā)電。風力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因為風力發(fā)電不需要使用燃料，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。風力發(fā)電所需要的裝置，稱作風力發(fā)電機組。這種風力發(fā)電機組，大體上可分風輪(包括尾舵)、發(fā)電機和鐵塔三部分。（大型風力發(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）風輪是把風的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的重要部件，它由兩只(或更多只)螺旋槳形的葉輪組成。當風吹向漿葉時，槳葉上產(chǎn)生氣動力驅(qū)動風輪轉(zhuǎn)動。槳葉的材料要求強度高、重量輕，目前多用玻璃鋼或其它復合材料(如碳纖維)來制造。（現(xiàn)在還有一些垂直風輪，s型旋轉(zhuǎn)葉片等，其作用也與常規(guī)螺旋槳型葉片相同）由于風輪的轉(zhuǎn)速比較低，而且風力的大小和方向經(jīng)常變化著，這又使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；所以，在帶動發(fā)電機之前，還必須附加一個把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱，再加一個調(diào)速機構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，然后再聯(lián)接到發(fā)電機上。為保持風輪始終對準風向以獲得最大的功率，還需在風輪的后面裝一個類似風向標的尾舵。鐵塔是支承風輪、尾舵和發(fā)電機的構(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力，又要有足夠的強度。鐵塔高度視地面障礙物對風速影響的情況，以及風輪的直徑大小而定，一般在6-20米范圍內(nèi)。發(fā)電機的作用，是把由風輪得到的恒定轉(zhuǎn)速，通過升速傳遞給發(fā)電機構(gòu)均勻運轉(zhuǎn)，因而把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。小型風力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個發(fā)電機頭組成的，而是一個有一定科技含量的小系統(tǒng)：風力發(fā)電機+充電器+數(shù)字逆變器。風力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能；轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。一般說來，三級風就有利用的價值。但從經(jīng)濟合理的角度出發(fā)，風速大于每秒4米才適宜于發(fā)電。據(jù)測定，一臺55千瓦的風力發(fā)電機組，當風速為每秒9.5米時，機組的輸出功率為55千瓦；當風速每秒8米時，功率為38千瓦；風速每秒6米時，只有16千瓦；而風速每秒5米時，僅為9.5千瓦?？梢婏L力愈大，經(jīng)濟效益也愈大。在我國，現(xiàn)在已有不少成功的中、小型風力發(fā)電裝置在運轉(zhuǎn)。我國的風力資源極為豐富，絕大多數(shù)地區(qū)的平均風速都在每秒3米以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風速更大；有的地方，一年三分之一以上的時間都是大風天。在這些地區(qū)，發(fā)展風力發(fā)電是很有前途的。中國風能儲量很大、分布面廣，僅陸地上的風能儲量就有約2.53億千瓦。2009年，中國（不含臺灣地區(qū)）新增風電機組10129臺，容量13803.2MW，同比增長124%；累計安裝風電機組21581臺，容量25805.3MW。按照國家規(guī)劃，未來15年，全國風力發(fā)電裝機容量將達到2000萬至3000萬千瓦。以每千瓦裝機容量設(shè)備投資7000元計算，根據(jù)《風能世界》雜志發(fā)布，未來風電設(shè)備市場將高達1400億元至2100億元。風電發(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。風電的優(yōu)勢在于：能力每增加一倍，成本就下降15%風力發(fā)電的輸出風力發(fā)電機因風量不穩(wěn)定，故其輸出的是13～25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成化學能。然后用有保護電路的逆變電源，把電瓶里的化學能轉(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。風力發(fā)電機種類盡管風力發(fā)電機多種多樣，但歸納起來可分為兩類：①水平軸風力發(fā)電機，風輪的旋轉(zhuǎn)軸與風向平行；②垂直軸風力發(fā)電機，風輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或者氣流方向。優(yōu)缺點優(yōu)點1、清潔，環(huán)境效益好；2、可再生，永不枯竭；3、基建周期短；4、裝機規(guī)模靈活。缺點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)電機結(jié)構(gòu)風力發(fā)電機是將風能轉(zhuǎn)換為機械功的動力機械，又稱風車。廣義地說，它是一以大氣為工作介質(zhì)的能量利用機械。機艙：機艙包容著風力發(fā)電機的關(guān)鍵設(shè)備，包括齒輪箱、發(fā)電機。維護人員可以通過風力發(fā)電機塔進入機艙。機艙左端是風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片及軸。轉(zhuǎn)子葉片：捉獲風，并將風力傳送到轉(zhuǎn)子軸心。現(xiàn)代600千瓦風力發(fā)電機上，每個轉(zhuǎn)子葉片的測量長度大約為20米，而且被設(shè)計得很像飛機的機翼。軸心：轉(zhuǎn)子軸心附著在風力發(fā)電機的低速軸上。低速軸：風力發(fā)電機的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。在現(xiàn)代600千瓦風力發(fā)電機上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當慢，大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導管，來激發(fā)空氣動力閘的運行。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。高速軸及其機械閘：高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運轉(zhuǎn)，并驅(qū)動發(fā)電機。它裝備有緊急機械閘，用于空氣動力閘失效時，或風力發(fā)電機被維修時。發(fā)電機：通常被稱為感應(yīng)電機或異步發(fā)電機。在現(xiàn)代風力發(fā)電機上，最大電力輸出通常為500至1500千瓦。偏航裝置：借助電動機轉(zhuǎn)動機艙，以使轉(zhuǎn)子正對著風。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過風向標來感覺風向。圖中顯示了風力發(fā)電機偏航。通常，在風改變其方向時，風力發(fā)電機一次只會偏轉(zhuǎn)幾度。電子控制器：包含一臺不斷監(jiān)控風力發(fā)電機狀態(tài)的計算機，并控制偏航裝置。為防止任何故障（即齒輪箱或發(fā)電機的過熱），該控制器可以自動停止風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)動，并通過電話調(diào)制解調(diào)器來呼叫風力發(fā)電機操作員。液壓系統(tǒng)：用于重置風力發(fā)電機的空氣動力閘。冷卻元件：包含一個風扇，用于冷卻發(fā)電機。此外，它包含一個油冷卻