风力发电机原理及风力发电技术概论

2020-01-06朱丹青张素龙

科学与信息化 2020年35期

朱丹青张素龙

1. 国家电投集团广西电力有限公司桂林分公司广西桂林 541000；2. 国家电投集团广西灵川风电有限公司广西桂林 541200

引言

风力发电是一种清洁且可以不断再生的一种能源，取之不尽且用之不竭，正是因为风力发电拥有其他大多数清洁能源没有的优势，所以风力发电成为新时代发展前景最广阔和发展空间最大的一种清洁能源，风力发电在我国具有一定的发展基础，我国的能源结构得到了不断的完善和调整，风力发电也因此具有了相当广阔的发展空间以及发展机遇。风力发电之所以成为国际上最受欢迎的一种清洁能源，最主要的原因在于它所需要的原料能源基本上都来自于大自然，它既不会产生不可再生能源所造成的环境污染以及不可再生能源所造成的能源消耗等问题，也可以对不可再生能源造成的辐射和空气污染等环境问题进行改善，所以风力发电因此迎来了发展新时代。

1 风力发电机

风力涡轮机也称为风车，工作原理最主要的是通过风能转化为机械能，然后再转化为电能的一种工作原理，机械动力驱动转子旋转，最终输出交流电的电源设备，从广义上来讲，风能是风力发电机产生电能的出发点。所以这种设备就叫作风力发电机。风力发电机实际上是通过太阳能为主要能源。利用大气层作为工作介质进行热发电的一种机械设备。在自然情况下，当风力等级达到了三级之后就可以通过风力发电机产生电能，风力发电机的工作原理和传统风车是十分相似的，通过风力来带动风力发电机的叶轮转动，通过叶轮的旋转收集风能，然后再通过增速机加速叶轮的旋转。从而达到产生电能的效果[1]。

2 风力发电的特点和相关技术

2.1 风力发电的特点

风力发电最主要的特点在于风能是一种可再生而且清洁的能源，它不消耗任何不可再生能源，而且对环境问题可以进行一定的改善。这是任何火力发电都不可以相提并论的优点。随着科学技术的不断发展和创新，许多高新技术在风力发电上得到了广泛的应用。因此，风力发电的效率和质量得到了大大的提高，目前我国的大中型风力发电机组，从80年代的50%到现在已经提升到了98%的高度，比任何火力发电机组的可靠性和寿命都要高。目前为止，从国内外的风力发电技术的发展情况上来看风力单位的千瓦成本和单位的电能价格相比于传统的火力发电，它的成本要低很多，也因此比常规的发电方式更具有市场竞争力。

2.2 风力发电的相关技术

风力发电技术目前为止最为常用的分别是矢量控制技术以及模糊控制技术。矢量控制技术主要是通过矢量控制算法来对定子的相位值以及电流的频率等矢量参数进行计算和控制，将风力发电中的直流转换成交流。而模糊控制技术相对于前者来说是目前为止的风力发电技术中更加先进智能的控制技术，模糊控制实际上是利用计算机软件对人脑的思维模式进行模拟，通过对于风向和风力的变化经验等各种因素做出判断，得到信息以后再对所得出的结果进行精确和完善，采用最可靠的数据，在风能资源丰富的地区得到了广泛的应用[2]。

3 风力发电机的组成和分类

在风力发电机的所有设备当中，机舱是最关键的设备之一，机舱的组成包括变速箱和发电机。相关管理工作人员可以通过风力涡轮机从而进入机舱中，机舱的左边是风力发电机的转子。转子就是转子叶片和轴。

风力发电机的转子叶片最主要的功能在于在自然环境下，通过对风进行捕捉并且将风传递到风力发电机的转子轴上，现代风力发电机一般是是六百千瓦的发电机，每个旋翼的叶片长度可以达到20米左右，类似于现代飞机的机翼部分。

风力发电机中轴心部分是转子轴和风机的低速轴相连接，但是在新时代的600千瓦的风力涡轮机上进行运转的速度还是太慢，但轴上安装了一个用于液压系统工作的管子，从而促进气动水闸的工作。

在风力发电机的组成中，齿轮箱是一项重要的机械组成部分，左侧属于低速轴，右侧的高速轴可以帮助低速轴提高速度达到50倍左右。高速轴及其机械闸中的高速轴每分钟转速为1500转，驱动发电机。装有气动水闸故障或风轮机修理时要紧急闸门。风力发电机的发电机组成部分比较特殊，在通常情况下称为异步发电机或者是异步电动机，在21世纪新时代，我国的风力发电机的输出功率已经达到了500至1500千瓦，其中发电机和变速箱是风力发电机所有的组成部分中最为关键的部件。

4 风力发电机的发展现状和发展前景

在风力发电技术出现之前煤炭是中国最主要的能源之一，火力发电也是中国最传统的发电形式，但是随着时代的推移，火力发电所需要的能源大多数都是一些不可再生而且会产生环境污染的化石能源，这些能源的长期使用已经逐渐影响到了人类的生存环境和经济发展。为了改变这种情况，清洁能源的发展前景逐渐广阔，各种高新技术也逐渐开始应用到清洁能源当中。而风能在清洁能源当中的发展前景和发展情况最为良好。是目前所有清洁能源当中发展的重点，中国幅员辽阔，海岸线长，而且具有相当丰富的风能资源，所以风力发电技术在中国的发展会有更大的发展空间，在未来的清洁能源发展中占主导地位。