風(fēng)力發(fā)電

圖1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)簡圖

　　當(dāng)風(fēng)吹向風(fēng)輪葉片時(shí)，由于風(fēng)與葉片之間有角差而產(chǎn)生升力促使葉片轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的葉片與低速轉(zhuǎn)軸連接，通過齒輪箱調(diào)速使轉(zhuǎn)速提高，帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，以異步發(fā)電機(jī)為例，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度高于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，就開始發(fā)電。

　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量的不穩(wěn)定，故其輸出的是13~25V變化的交流電，對于獨(dú)立型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，須經(jīng)整流電路整流后對蓄電池充電，即將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，然后用帶保護(hù)電路的逆變器，將蓄電池里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣?20V的市電，才能保證穩(wěn)定用電，這樣盡管風(fēng)力發(fā)電的功率輸出主要取決于風(fēng)量的大小，而人們最終使用電功率的大小與蓄電池容量有密切關(guān)系，比如一臺200W風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以通過大容量蓄電池組與逆變器的配合使用，獲得500W甚至更大的功率輸出。對于并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)則不需儲能環(huán)節(jié)，將整流后的直流經(jīng)過并網(wǎng)逆變器直接饋入電網(wǎng)。

三、風(fēng)力發(fā)電的主要特性系數(shù)

1、功率系數(shù)（CP）：指風(fēng)機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的效率
　　CP=提取的風(fēng)能（PCapture）/輸入的風(fēng)能(pwind)

2、葉尖速比（λ）：用葉片圓周速度與風(fēng)速比來衡量葉片在不同風(fēng)速中的狀態(tài)
　　λ=2Rn/ν
　　R為葉片的半徑；
　　n為葉片；
　　ν為作用于葉片的風(fēng)速；

3、風(fēng)輪的功率輸出（P）
　　P=（CP *ρ*ν3*A）/2
　　ρ為空氣密度；
　　A為葉輪掃風(fēng)面積；

4、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的頻率（f）
　　f=p*n/60
　　P為發(fā)電機(jī)的磁極對數(shù)；
　　n為發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

四、風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)

　　1、當(dāng)風(fēng)速低于額定風(fēng)速時(shí)，可以利用最大風(fēng)功率系數(shù)Cpmax，以便獲得最大的風(fēng)能效果。
　　2、當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，可以利用風(fēng)最大輸出功率PTmax，以便獲得穩(wěn)定的功率輸出。
　　3、當(dāng)風(fēng)速大于最大運(yùn)行速度（一般為25m/s左右）時(shí)實(shí)現(xiàn)自動停機(jī)。

五、風(fēng)力發(fā)電分類

　?。?）根據(jù)主軸的方向分為水平軸式和垂直軸式。
　?。?）按風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行特征分為恒速型、有限變速型和變速型。
　　（4）按傳動機(jī)構(gòu)分為齒輪箱升速型和直驅(qū)型。
　?。?）按發(fā)電機(jī)類型分為異步型和同步型。
　?。?）按風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量，有微型機(jī)（1kW已下）、小型機(jī)（1-10kW）、中型機(jī)（10-100kW）和大型機(jī)（100kW以上）。
　?。?）根據(jù)供電方式分為獨(dú)立型和并網(wǎng)型。

六、風(fēng)力發(fā)電優(yōu)缺點(diǎn)

七、風(fēng)力發(fā)電的前景

　　能源、環(huán)境是當(dāng)今人類生存和發(fā)展所要解決的緊迫問題，常規(guī)能源以煤、油為主，不僅資源有限，而且造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此，對于可再生能源的開發(fā)利用，已受到各國的高度重視。
　　風(fēng)能資源是豐富的、可再生的，所以發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)具有十分重要的意義。現(xiàn)如今各國家都在積極培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人員以便更好地研制風(fēng)電新技術(shù)，以在一定的程度上降低風(fēng)力發(fā)電成本，造福人類。由此可見，風(fēng)力發(fā)電必將成為各國家重要發(fā)電產(chǎn)業(yè)之一。

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