浅析风力发电工作原理及应用

（国华（江苏）风电有限公司，江苏盐城市，224200）刁 帅

1 风力发电的基本原理

风能的原理是将风能转化为机械能，然后转化为机械能和输出能。具体技术是风使风力叶片转动，使发电机内部旋转并切割磁场，最后能量积累装置以电能的形式保持恒定的电流输出。风力发电机通常由风力发电机叶片、低速轴、高速轴、风速计、塔楼、发电机、液压系统组成。其中，风轮是一种将风能转化为机器的装置，可根据风向的变化改变风轮的方向，从而最大限度地利用风能。塔是连接和支撑风轮和发电机的支座，其高度取决于周围地形和风轮的大小，以确保风轮的正常运行。发电机是一种将机械能从风轮转换为电能的装置。

在风力发电机结构中，风力发电叶尖的线性速度与风速的关系被定义为顶点速度比，这是风力发电机的重要参数，其尺寸是影响风力发电机功率系数的重要参数。风力涡轮机中的电力调节是风力发电系统的关键技术工具。主要包括距离失速控制，失速控制，支架可以调整固定间距，叶片倾斜角不能按风速调整，设计比较简单可靠，风机输出功率随着风的速度而变化，在低风速下使用系数较低，螺杆调整的目的是改变倾斜角，调节风能转换效率，最大化能量转换效率，已达到风力发电机电力稳定输出功率的目的。

2 风能可成为未来经济的支柱能源

经过风能和太阳能资源管理中心两年连续用400台风车的实际测量数据进行测试，修正数字模拟结果和产生的风力资源参数。在中国境内根据目前的技术水平和基本技术及经济发展的中国风能资源的指标，考虑到自然的局限性，地理位置和风能发展政策，结合大规模建设风力发电站的要求分配相关的风力资源，计算风力资源在50m高度，在中国地面上空70m和100m处。技术发展水平分别为20亿kW，26亿kW和34亿kW，中国风能资源丰富，充分开发和利用使中国的经济发展成为可能。有助于降低人们的生活成本和经济行为的生产成本，中国的整体价值下降，从而提高了其国际竞争力和大国形象。

3 风力发电的现状及存在的问题

中国东北部、西北部、东北沿海地区是中国风能资源最丰富的地区。“三北”地区的海岸风资源目前已得到高度开发和利用。同时，中国在发展小型风力发电机方面有着丰富的经验，该涡轮机不落后于国外。目前，中国大风力发电机正朝着采用国际大公司技术和联合开发方向发展，与国外相比，技术水平和研究与开发能力存在很大差距。然而，中国有很长的小型风力发电机的生产历史，可以自由开发和生产。同时，中国有多年的应用基础，工业生产规模基本上已经形成。除了提供清洁的风力发电外，在某些应用领域也有额外的风力和太阳能技术组合使用。今后，这一方案将扩大到欠发达的西部地区和偏远的农村地区。这些基站的负荷相对较低。如果用电，输电线路的安装成本非常高，使用混合风力和太阳能系统可以解决能源供应问题，并利用当地能源实现电力自给自足。在重要的基站，备用的柴油发电机可以配置为混合风、太阳能、柴油发电混合发电系统，提高电力供应和实时通信的可靠性。

中国幅员辽阔，风力资源非常丰富，对风能的开发做出了巨大贡献。近年来，我国高度重视风能的发展，投入了大量的人力和财力进行研究和开发。风力发电总量和新增加的设备安装容量居世界第一位。中国的风能资源主要分布在人口稀少的西部地区、北部丘陵地区和东南沿海地区。共建造了180多座风力发电厂，解决了地方一级的电力短缺问题。目前，中国风能系统的大部分组成部分和技术是独立开发的，但主要组成部分仍依赖于国外进口，没有独立的技术。由于中国风能发展时间较短，资源分配不均，风能面临着低市场价格，技术不成熟，安全保证不足这样的挑战。目前风能的商业化水平仍然很低，没有一个完整的市场体系，确保行业的稳定发展，仍需要投入大量人力、物力和财政资源，以发展基础设施和人员。

4 风力发电问题的解决措施

对于中国风电技术面临的一些问题，必须采取适当措施，提高中国风电技术水平。（1）大力研究、开发和管理，促进风电产业结构调整，不能过于依赖产品和技术的引进，人才建设机制的开发和风能的积极发展。（2）我国风电资源配置不平衡，必须进一步发展，实现不同地区风电资源的共享。同时，还要进一步推广风能的社会经济效益和环境保护效果，使更多人能够接受新的风能。（3）针对风力发电市场化普及率低的现状，国家应制定相应的奖励和风力发电技术发展措施。规范风电行业市场营销，加强科学企业管理，制定健全运行标准，促进风电市场健康有序发展。（4）安全是风力发电技术最重要的方面，是保障居民自身安全的重要因素。因此，需要加强风力发电技术的安全管理，消除潜在的安全风险。加强对人力资源匮乏的偏僻地区的监测，特别注意风力发电设备的各种运行指标，发现异常后必须尽快处理。

5 风力发电系统技术的实际应用

中国的风力发电系统技术经常用于建设陆上和海上风力发电厂。然而，在建设地面发电厂的过程中，由于社会对电力的需求增加，沿海发电厂的规模继续扩大，占有大量土地资源。此外，大多数地面发电站离城市很近，城市的高建筑很容易影响地面发电能力。风能系统的控制技术不能优化，导致风力发电效率低下，经济效率低下，导致土地资源的浪费。但是随着风能系统管理技术的发展，相关专家开始采用风能技术在海上使用风力发电系统。海上风力与陆地不同，它有更丰富的风力资源，从上述研究，风力发电机的最佳原理可以看到，风力发电是由叶轮收集，这是影响风力发电机最佳运行的原因之一。在建设海上风力发电站时，风力发电机收集的风力发电是陆地收集的风力发电的1.5倍。然而，建造海风发电站的费用很高，采用海洋风力系统管理技术，尚未达到成熟程度，需要进一步研究海洋风能技术。

6 结语

风能生产是计算机技术、空气动力学、建筑力学和材料科学相结合的风能，中国风能资源丰富，因此风能在中国有着广阔的发展前景，风能的使用将极大地促进我国的环境保护，改变能源结构，减少对进口能源的依赖。目前，风能发展迅速，日趋成熟。越来越多的国家正在扩大风能的研究和推广，并取得了显著的成绩。中国特别重视发展大型风能，在陆地和海洋上，小规模风力发电设备和设施以及补充风力-太阳能技术也在积极发展。风能生产将是新的绿色能源发展的一个重要方面，具有广阔的市场前景。