风力发电简介

国际上利用风力发电是本世纪发展壮大起来的，随着风电技术不断进步，容量逐步增大，单机容量已达几百千瓦，并有兆瓦级风力发电机问世，近十几年来风力发电机产品质量有了显著提高，作为一种新的，安全可靠的，干净的能源而受到国际上风资源丰富国家的关注与大规模开发。目前，世界上风电总装电容量约为7000MW，美国最多，约有1700MW。

    中国是风资源丰富的国家，特别是新疆、内蒙古与沿海地区。我国风力发电在八十年代开始发展，初期大多是独立运行户用百瓦级风电机组，安装在边远，孤立无电地区供农牧民使用。近年来，大型并网风力发电机组引入我国，多台风电机组安装在风资源丰富地区组成风电场，接入地区电网供电，现在，我国并网风电机组装机总容量约为100MW。

    风电的优越性可归纳为下面五点：风力发电是一种干净的自然能源，没有常规能源（如煤电，油电）与核电会造成环境污染的问题。 风电技术日趋成熟，产品质量可靠，可用率已达95%以上，已是一种安全可靠的能源，风力发电的经济性日益提高，发电成本已接近煤电，低于油电与核电，若计及煤电的环境保护与交通运输的间接投资，则风电经济性将优于煤电。 风力发电场建设工期短，单台机组安装仅需几周，从土建、安装到投产，只需半年至一年时间，是煤电、核电无可比拟的。 投资规模灵活，有多少钱装多少机。

    目前商用大型风力发电机组一般为水平轴风力发电机，它由风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件所组成。风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气动性能优异的叶片（目前商业机组一般为2—3个叶片）装在轮毂上所组成，低速转动的风轮通过传动系统由增速齿轮箱增速，将动力传递给发电机。上述这些部件都安装在机舱平面上，整个机舱由高大的搭架举起，由于风向经常变化，为了有效地利用风能，必须要有迎风装置，它根据风向传感器测得的风向信号，由控制器控制偏航电机，驱动与塔架上大齿轮咬合的小齿轮转动，使机舱始终对风。风能是一种无污染的可再生能源，它取之不尽，用之不竭，随着生态环境的要求和能源的需要，新能源的开发日益受到重视，由于风力发电经济性日益改善，因此国家对风力发电已制定了发展计划，提出2000年风电装机40MW以上的奋斗目标，为二十一世纪大规模开发风电打下良好的基础。

    风车是人们最早用以转换能量的装置之一，波斯人和中国人在数千年前即己懂得使用风车，直到十二世纪时，欧洲才普遍利用风车研磨面粉和泵水。荷兰低地使用风车泵抽排水，其风车的功率可达５０HP。美国则使用较小型的风车灌溉田地和驱动发电机发电。 1920年代，人门开始研究利用风车作大规模发电。1931年，在苏联的Crimean Balaclava地方建造一座１００KW容量的风力发电机，此乃最早商业化的风力发电机。

    风车的种类很多，如依其形状及旋转轴的方向分，可归纳出两种最主要的型式：

    水平轴式转子垂直轴式转子水平轴式转子（horizontal-axis rotor）此型转动轴与风向平行。若依轮页受力可分成升力（lift ）或阻力（drag）型；若依页数则单页﹑双页﹑三页或多页型；若依风向，则有逆风（upwind）和顺风（downwind）型，逆风型转子即页片正对著风向。大部分水平轴式风力轮页会随风向变化而调整位置。

    垂直轴式转子（vertical-axis rotor）　此型转轴与风向成垂直。此型的优点为设计较简单，因为其不必随风向改变而转动调整方向。但此系统无法抽取大量风能?K需要大量材料是其缺点。此型有桶形（Savonius）转子和打蛋形（Darrieus）转子等。桶形转子是采用S型轮页，且大多为阻力型。轮页的旋转是依赖作用于顺风和逆风页片部分的阻力差。

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