摘要：隨著人們的生活水平不斷提高，對能源的需求日益增大，能源是促進社會發(fā)展的必備條件。隨著化石能源的需求量越來越大，化石能源的日益枯竭和帶來的日益加重的環(huán)境污染問題，開發(fā)無污染可再生的新能源迫在眉睫，其應(yīng)用前景也非常廣闊。風(fēng)能作為一種常用的綠色能源，其分布廣泛，資源豐富，開發(fā)和利用的技術(shù)相對簡單，可控性好，因此越來越受到各國的重視。

　　關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電原理;應(yīng)用

　　引言

　　在如今能源缺乏的時代，新能源的利用和開發(fā)很重要，風(fēng)力發(fā)電在現(xiàn)在世界的利用率很低，這對未來的發(fā)展很不利，如今世界不可再生資源越來越匱乏，按現(xiàn)在的消耗速度，地球可開發(fā)的資源不足以未來的使用，雖然現(xiàn)在世界上對水利和風(fēng)能的使用有一定的成就，但是還是需要大力發(fā)展，尤其是風(fēng)能的使用，如果風(fēng)力發(fā)電技術(shù)能夠得到發(fā)展和普及，對未來的發(fā)展有積極作用，對風(fēng)力發(fā)電的原理及前景進行探究。

　　1風(fēng)力發(fā)電機的分類

　　風(fēng)力發(fā)電機分為恒速風(fēng)力發(fā)電機、有限變速風(fēng)力發(fā)電機和變速風(fēng)力發(fā)電機三種類型。恒速風(fēng)力發(fā)電機是采用籠型異步發(fā)電機原理，籠型異步發(fā)電機只能在額定的轉(zhuǎn)速上很狹窄的范圍。由于籠型異步發(fā)電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單、成本低、可靠性好等優(yōu)點，很適合風(fēng)力發(fā)電，在風(fēng)力發(fā)電的初期大多都應(yīng)用籠型異步發(fā)電機，但是籠型異步發(fā)電機的缺點也是很明顯的，在籠型異步發(fā)電機運轉(zhuǎn)時輸入的風(fēng)功率不能過大或過小，如果轉(zhuǎn)速超過一定范圍發(fā)電機就是不穩(wěn)定。風(fēng)速的波動是風(fēng)力機的氣動轉(zhuǎn)矩隨之波動，但是發(fā)動機的轉(zhuǎn)速是不變的，風(fēng)力機和發(fā)動機之間的軸承、齒輪箱會受到機械摩擦和疲勞應(yīng)力的影響，使軸承和齒輪的使用壽命降低，還有就是風(fēng)力機的速度是無法調(diào)節(jié)的，當(dāng)外界的風(fēng)力大時也無法得到利用，從而使其使用效率降低。

　　有限變速風(fēng)力發(fā)電機采用繞線式異步發(fā)電機進行工作，繞線式異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子外接可變電阻，來進行調(diào)節(jié)發(fā)電機的轉(zhuǎn)差率，用來實現(xiàn)有限的變速運行，有效地增加輸出功率，同時繞線式異步發(fā)電機采用變槳距調(diào)節(jié)及轉(zhuǎn)子電流控制，可以大大的提高性能、輸出功率穩(wěn)定，但是缺點在于外接電阻消耗了很多的能量，使得電機的功率大大的降低。變速風(fēng)力發(fā)電機可分為有刷雙饋異步發(fā)電機、電勵磁同步發(fā)電機、永磁同步發(fā)電機三種。

　　雙饋異步發(fā)電機是根據(jù)變速恒頻控制在轉(zhuǎn)子電路內(nèi)實現(xiàn)的，由于轉(zhuǎn)子回路功率是由轉(zhuǎn)速運行范圍決定的轉(zhuǎn)差功率，可以大大減輕變頻器的重量和體積。但是雙饋發(fā)電機系統(tǒng)中具有多級齒輪箱和電刷，會相互摩擦，會出現(xiàn)噪聲和影響部件的使用壽命，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，定子和轉(zhuǎn)子的電流會突然加大，為了保護變頻器增加了風(fēng)力機的負荷。電勵磁同步發(fā)電機是通過調(diào)節(jié)逆變裝置改變系統(tǒng)的輸出的有用功率和無用功率，由于電勵磁同步發(fā)電機不應(yīng)用齒輪，使得系統(tǒng)的效率和可靠性都有很大提高，同時還有噪聲低、電網(wǎng)電壓閃變小等優(yōu)點，但是系統(tǒng)的成本很高、功率變換器損耗比較大。永磁同步發(fā)電機具有以上兩種發(fā)電機的優(yōu)點，但是發(fā)電機的體積比較大，而且成本高。永磁同步發(fā)電機采用直接驅(qū)動永磁發(fā)電機傳動系統(tǒng)簡單、效率高，雖然成本高，但是優(yōu)點也很多，所以未來永磁同步發(fā)電機將成為風(fēng)力發(fā)電機的主流。

　　2風(fēng)力發(fā)電原理

　　風(fēng)力發(fā)電的原理是把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能，再將機械能轉(zhuǎn)化為電能進行輸出。具體過程是通過風(fēng)帶動風(fēng)機葉片轉(zhuǎn)動，從而使發(fā)電機內(nèi)部線圈旋轉(zhuǎn)切割磁場，最終產(chǎn)生感應(yīng)電流，并被儲能裝置以電能的形式儲存起來。通常風(fēng)力發(fā)電機由風(fēng)輪葉片、低速軸、高速軸、風(fēng)速儀、塔架、發(fā)電機、液壓系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)等部件組成。其中，風(fēng)輪是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置，根據(jù)風(fēng)向的變化調(diào)節(jié)風(fēng)輪方向，可以最大限度地利用風(fēng)能。塔架是連接支撐風(fēng)輪和發(fā)電機的支架，其高度是由周圍地勢和風(fēng)輪大小決定的，以確保風(fēng)輪的正常運行。發(fā)電機是將風(fēng)輪產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

　　在風(fēng)機構(gòu)造中，定義風(fēng)輪葉片尖端線速度與風(fēng)速之比為葉尖速比，是風(fēng)機的重要參量，其大小是影響風(fēng)機功率系數(shù)的重要參數(shù)。通過設(shè)計風(fēng)輪的不同翼型和葉片數(shù)，可以改變?nèi)~尖速比。風(fēng)機組的功率調(diào)節(jié)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)手段，其主要方式包括定槳距失速調(diào)節(jié)、變槳距失速調(diào)節(jié)和主動失速調(diào)節(jié)三種。定槳距失速調(diào)節(jié)將風(fēng)機葉片和輪轂固定，葉片頂角不能隨風(fēng)速進行調(diào)整，其結(jié)構(gòu)相對簡單，可靠性強，風(fēng)機輸出功率隨風(fēng)速而變化，因此在低風(fēng)速下其利用率較低。變槳距調(diào)節(jié)是通過改變槳距角調(diào)整風(fēng)能的轉(zhuǎn)化效率，盡可能的提高風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率，使風(fēng)機輸出功率保持平穩(wěn)。主動失速調(diào)節(jié)是通過葉片主動失速來調(diào)節(jié)輸出功率。當(dāng)風(fēng)速低于額定風(fēng)速時，通過控制系統(tǒng)進行調(diào)控;當(dāng)風(fēng)速超過額定風(fēng)速時，變槳系統(tǒng)通過增加葉片攻角使葉片失速，從而限制風(fēng)輪的吸收功率。

　　3解決我國風(fēng)力發(fā)電面臨問題的舉措

　　針對我國當(dāng)面風(fēng)力發(fā)電技術(shù)面臨的一系列問題，需要采取相應(yīng)措施來提高我國風(fēng)電技術(shù)水平。首先，需要加大研發(fā)和管理力度，促進風(fēng)電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，不能過分依賴產(chǎn)品和技術(shù)進口，要建立完善的人才培養(yǎng)機制，積極創(chuàng)新，研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的風(fēng)電技術(shù)。其次，由于我國風(fēng)力資源分布不平衡，需要進一步研發(fā)遠距離傳輸?shù)碾娏υO(shè)備，讓不同地區(qū)的風(fēng)電資源得到共享。同時要進一步普及風(fēng)電給社會經(jīng)濟和環(huán)境保護帶來的益處，讓更多的人接受風(fēng)電新能源。再次，針對風(fēng)力發(fā)電市場化普及率低，國家應(yīng)制定相應(yīng)措施，鼓勵和發(fā)展風(fēng)電技術(shù)，對風(fēng)電企業(yè)實行補貼政策，同時要規(guī)范風(fēng)電行業(yè)市場化，加強對企業(yè)的科學(xué)管理，制定完善的經(jīng)營標(biāo)準(zhǔn)，促進風(fēng)電市場的健康有序發(fā)展。最后，安全是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)最重要的環(huán)節(jié)，也是保障居民人身安全的重要因素。因此必須加大風(fēng)電技術(shù)的安全管理，杜絕一切可能發(fā)生的安全隱患，在人因稀少的偏遠地區(qū)增加監(jiān)控力度，密切關(guān)注風(fēng)電設(shè)備的各項運行指標(biāo)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，要及時處理。

　　電力論文投稿刊物：電源技術(shù)應(yīng)用多年來一直堅持“致力于電源科技的發(fā)展進步，開展學(xué)術(shù)交流，傳播業(yè)界信息，推廣名優(yōu)產(chǎn)品”的辦刊宗旨，依托中國電源學(xué)會的行業(yè)優(yōu)勢，立足電源領(lǐng)域，跟蹤報道行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)、管理理念以及最新業(yè)界信息，在目標(biāo)讀者群中確立了獨有特色、與眾不同的媒體形象，成為電源行業(yè)領(lǐng)域知名品牌期刊。

　　結(jié)語

　　我國作為一個能源生產(chǎn)和消耗大國，發(fā)展清潔能源對于解決能源短缺和環(huán)境保護具有重要意義。風(fēng)電技術(shù)可以減少化石燃料對環(huán)境的污染，降低有害氣體的排放，保護生態(tài)平衡。但是當(dāng)前風(fēng)電技術(shù)還存在許多問題，因此需要分析具體問題，實事求是，制定相應(yīng)措施，優(yōu)化風(fēng)電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加大投入力度，促進風(fēng)電技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展。

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　　作者：閆海洋