淺析風力發電工作原理及應用

（國華（江蘇）風電有限公司，江蘇鹽城市，224200）刁 帥

1 風力發電的基本原理

風能的原理是將風能轉化為機械能，然后轉化為機械能和輸出能。具體技術是風使風力葉片轉動，使發電機內部旋轉并切割磁場，最后能量積累裝置以電能的形式保持恒定的電流輸出。風力發電機通常由風力發電機葉片、低速軸、高速軸、風速計、塔樓、發電機、液壓系統組成。其中，風輪是一種將風能轉化為機器的裝置，可根據風向的變化改變風輪的方向，從而最大限度地利用風能。塔是連接和支撐風輪和發電機的支座，其高度取決于周圍地形和風輪的大小，以確保風輪的正常運行。發電機是一種將機械能從風輪轉換為電能的裝置。

在風力發電機結構中，風力發電葉尖的線性速度與風速的關系被定義為頂點速度比，這是風力發電機的重要參數，其尺寸是影響風力發電機功率系數的重要參數。風力渦輪機中的電力調節是風力發電系統的關鍵技術工具。主要包括距離失速控制，失速控制，支架可以調整固定間距，葉片傾斜角不能按風速調整，設計比較簡單可靠，風機輸出功率隨著風的速度而變化，在低風速下使用系數較低，螺桿調整的目的是改變傾斜角，調節風能轉換效率，最大化能量轉換效率，已達到風力發電機電力穩定輸出功率的目的。

2 風能可成為未來經濟的支柱能源

經過風能和太陽能資源管理中心兩年連續用400臺風車的實際測量數據進行測試，修正數字模擬結果和產生的風力資源參數。在中國境內根據目前的技術水平和基本技術及經濟發展的中國風能資源的指標，考慮到自然的局限性，地理位置和風能發展政策，結合大規模建設風力發電站的要求分配相關的風力資源，計算風力資源在50m高度，在中國地面上空70m和100m處。技術發展水平分別為20億kW，26億kW和34億kW，中國風能資源豐富，充分開發和利用使中國的經濟發展成為可能。有助于降低人們的生活成本和經濟行為的生產成本，中國的整體價值下降，從而提高了其國際競爭力和大國形象。

3 風力發電的現狀及存在的問題

中國東北部、西北部、東北沿海地區是中國風能資源最豐富的地區。“三北”地區的海岸風資源目前已得到高度開發和利用。同時，中國在發展小型風力發電機方面有著豐富的經驗，該渦輪機不落后于國外。目前，中國大風力發電機正朝著采用國際大公司技術和聯合開發方向發展，與國外相比，技術水平和研究與開發能力存在很大差距。然而，中國有很長的小型風力發電機的生產歷史，可以自由開發和生產。同時，中國有多年的應用基礎，工業生產規模基本上已經形成。除了提供清潔的風力發電外，在某些應用領域也有額外的風力和太陽能技術組合使用。今后，這一方案將擴大到欠發達的西部地區和偏遠的農村地區。這些基站的負荷相對較低。如果用電，輸電線路的安裝成本非常高，使用混合風力和太陽能系統可以解決能源供應問題，并利用當地能源實現電力自給自足。在重要的基站，備用的柴油發電機可以配置為混合風、太陽能、柴油發電混合發電系統，提高電力供應和實時通信的可靠性。

中國幅員遼闊，風力資源非常豐富，對風能的開發做出了巨大貢獻。近年來，我國高度重視風能的發展，投入了大量的人力和財力進行研究和開發。風力發電總量和新增加的設備安裝容量居世界第一位。中國的風能資源主要分布在人口稀少的西部地區、北部丘陵地區和東南沿海地區。共建造了180多座風力發電廠，解決了地方一級的電力短缺問題。目前，中國風能系統的大部分組成部分和技術是獨立開發的，但主要組成部分仍依賴于國外進口，沒有獨立的技術。由于中國風能發展時間較短，資源分配不均，風能面臨著低市場價格，技術不成熟，安全保證不足這樣的挑戰。目前風能的商業化水平仍然很低，沒有一個完整的市場體系，確保行業的穩定發展，仍需要投入大量人力、物力和財政資源，以發展基礎設施和人員。

4 風力發電問題的解決措施

對于中國風電技術面臨的一些問題，必須采取適當措施，提高中國風電技術水平。（1）大力研究、開發和管理，促進風電產業結構調整，不能過于依賴產品和技術的引進，人才建設機制的開發和風能的積極發展。（2）我國風電資源配置不平衡，必須進一步發展，實現不同地區風電資源的共享。同時，還要進一步推廣風能的社會經濟效益和環境保護效果，使更多人能夠接受新的風能。（3）針對風力發電市場化普及率低的現狀，國家應制定相應的獎勵和風力發電技術發展措施。規范風電行業市場營銷，加強科學企業管理，制定健全運行標準，促進風電市場健康有序發展。（4）安全是風力發電技術最重要的方面，是保障居民自身安全的重要因素。因此，需要加強風力發電技術的安全管理，消除潛在的安全風險。加強對人力資源匱乏的偏僻地區的監測，特別注意風力發電設備的各種運行指標，發現異常后必須盡快處理。

5 風力發電系統技術的實際應用

中國的風力發電系統技術經常用于建設陸上和海上風力發電廠。然而，在建設地面發電廠的過程中，由于社會對電力的需求增加，沿海發電廠的規模繼續擴大，占有大量土地資源。此外，大多數地面發電站離城市很近，城市的高建筑很容易影響地面發電能力。風能系統的控制技術不能優化，導致風力發電效率低下，經濟效率低下，導致土地資源的浪費。但是隨著風能系統管理技術的發展，相關專家開始采用風能技術在海上使用風力發電系統。海上風力與陸地不同，它有更豐富的風力資源，從上述研究，風力發電機的最佳原理可以看到，風力發電是由葉輪收集，這是影響風力發電機最佳運行的原因之一。在建設海上風力發電站時，風力發電機收集的風力發電是陸地收集的風力發電的1.5倍。然而，建造海風發電站的費用很高，采用海洋風力系統管理技術，尚未達到成熟程度，需要進一步研究海洋風能技術。

6 結語

風能生產是計算機技術、空氣動力學、建筑力學和材料科學相結合的風能，中國風能資源豐富，因此風能在中國有著廣闊的發展前景，風能的使用將極大地促進我國的環境保護，改變能源結構，減少對進口能源的依賴。目前，風能發展迅速，日趨成熟。越來越多的國家正在擴大風能的研究和推廣，并取得了顯著的成績。中國特別重視發展大型風能，在陸地和海洋上，小規模風力發電設備和設施以及補充風力-太陽能技術也在積極發展。風能生產將是新的綠色能源發展的一個重要方面，具有廣闊的市場前景。