原理(lǐ)

編輯

把風的(de)動能轉變成機械動能，再把機械能轉化(huà)爲電力動能，這(zhè)就是風力發電。風力發電的(de)原理(lǐ)，是利用(yòng)風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機将旋轉的(de)速度提升，來(lái)促使發電機發電。依據目前的(de)風車技術，大(dà)約是每秒三米的(de)微風速度（微風的(de)程度），便可(kě)以開始發電。 風力發電正在世界上形成一股熱(rè)潮，因爲風力發電不需要使用(yòng)燃料，也(yě)不會産生輻射或空氣污染。 [3] 

風力發電所需要的(de)裝置，稱作風力發電機組。這(zhè)種風力發電機組，大(dà)體上可(kě)分(fēn)風輪(包括尾舵)、發電機和(hé)塔筒三部分(fēn)。（大(dà)型風力發電站基本上沒有尾舵，一般隻有小型（包括家用(yòng)型）才會擁有尾舵）

風輪是把風的(de)動能轉變爲機械能的(de)重要部件，它由若幹隻葉片組成。當風吹向漿葉時(shí)，槳葉上産生氣動力驅動風輪轉動。槳葉的(de)材料要求強度高(gāo)、重量輕，目前多(duō)用(yòng)玻璃鋼或其它複合材料(如碳纖維)來(lái)制造。（現在還(hái)有一些垂直風輪，s型旋轉葉片等，其作用(yòng)也(yě)與常規螺旋槳型葉片相同）

由于風輪的(de)轉速比較低，而且風力的(de)大(dà)小和(hé)方向經常變化(huà)著(zhe)，這(zhè)又使轉速不穩定；所以，在帶動發電機之前，還(hái)必須附加一個(gè)把轉速提高(gāo)到發電機額定轉速的(de)齒輪變速箱，再加一個(gè)調速機構使轉速保持穩定，然後再聯接到發電機上。爲保持風輪始終對(duì)準風向以獲得(de)最大(dà)的(de)功率，還(hái)需在風輪的(de)後面裝一個(gè)類似風向标的(de)尾舵。

鐵塔是支承風輪、尾舵和(hé)發電機的(de)構架。它一般修建得(de)比較高(gāo)，爲的(de)是獲得(de)較大(dà)的(de)和(hé)較均勻的(de)風力，又要有足夠的(de)強度。鐵塔高(gāo)度視地面障礙物(wù)對(duì)風速影(yǐng)響的(de)情況，以及風輪的(de)直徑大(dà)小而定，一般在6-20米範圍内。

發電機的(de)作用(yòng)，是把由風輪得(de)到的(de)恒定轉速，通(tōng)過升速傳遞給發電機構均勻運轉，因而把機械能轉變爲電能。

風力發電在芬蘭、丹麥等國家很流行；中國也(yě)在西部地區(qū)大(dà)力提倡。小型風力發電系統效率很高(gāo)，但它不是隻由一個(gè)發電機頭組成的(de)，而是一個(gè)有一定科技含量的(de)小系統：風力發電機+充電器+數字逆變器。風力發電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成。每一部分(fēn)都很重要，各部分(fēn)功能爲：葉片用(yòng)來(lái)接受風力并通(tōng)過機頭轉爲電能；尾翼使葉片始終對(duì)著(zhe)來(lái)風的(de)方向從而獲得(de)最大(dà)的(de)風能；轉體能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的(de)功能；機頭的(de)轉子是永磁體，定子繞組切割磁力線産生電能。

一般說來(lái)，三級風就有利用(yòng)的(de)價值。但從經濟合理(lǐ)的(de)角度出發，風速大(dà)于每秒4米才适宜于發電。據測定，一台55千瓦的(de)風力發電機組，當風速爲每秒9.5米時(shí)，機組的(de)輸出功率爲55千瓦；當風速每秒8米時(shí)，功率爲38千瓦；風速每秒6米時(shí)，隻有16千瓦；而風速每秒5米時(shí)，僅爲9.5千瓦。可(kě)見風力愈大(dà)，經濟效益也(yě)愈大(dà)。

在我國，現在已有不少成功的(de)中、小型風力發電裝置在運轉。

我國的(de)風力資源極爲豐富，絕大(dà)多(duō)數地區(qū)的(de)平均風速都在每秒3米以上，特别是東北(běi)、西北(běi)、西南(nán)高(gāo)原和(hé)沿海島嶼，平均風速更大(dà)；有的(de)地方，一年三分(fēn)之一以上的(de)時(shí)間都是大(dà)風天。在這(zhè)些地區(qū)，發展風力發電是很有前途的(de)。 [2] 

風力發電的(de)輸出

風力發電機因風量不穩定，故其輸出的(de)是13～25V變化(huà)的(de)交流電，須經充電器整流，再對(duì)蓄電瓶充電，使風力發電機産生的(de)電能變成化(huà)學能。然後用(yòng)有保護電路的(de)逆變電源，把電瓶裏的(de)化(huà)學能轉變成交流220V市電，才能保證穩定使用(yòng)。

通(tōng)常人(rén)們認爲，風力發電的(de)功率完全由風力發電機的(de)功率決定，總想選購(gòu)大(dà)一點的(de)風力發電機，而這(zhè)是不正确的(de)。目前的(de)風力發電機隻是給電瓶充電，而由電瓶把電能貯存起來(lái)，人(rén)們最終使用(yòng)電功率的(de)大(dà)小與電瓶大(dà)小有更密切的(de)關系。功率的(de)大(dà)小更主要取決于風量的(de)大(dà)小，而不僅是機頭功率的(de)大(dà)小。在内地，小的(de)風力發電機會比大(dà)的(de)更合适。因爲它更容易被小風量帶動而發電，持續不斷的(de)小風，會比一時(shí)狂風更能供給較大(dà)的(de)能量。當無風時(shí)人(rén)們還(hái)可(kě)以正常使用(yòng)風力帶來(lái)的(de)電能，也(yě)就是說一台200W風力發電機也(yě)可(kě)以通(tōng)過大(dà)電瓶與逆變器的(de)配合使用(yòng)，獲得(de)500W甚至1000W乃至更大(dà)的(de)功率輸出。

使用(yòng)風力發電機，就是源源不斷地把風能變成我們家庭使用(yòng)的(de)标準市電，其節約的(de)程度是明(míng)顯的(de)，一個(gè)家庭一年的(de)用(yòng)電隻需20元電瓶液的(de)代價。而現在的(de)風力發電機比幾年前的(de)性能有很大(dà)改進，以前隻是在少數邊遠(yuǎn)地區(qū)使用(yòng)，風力發電機接一個(gè)15W的(de)燈泡直接用(yòng)電，一明(míng)一暗并會經常損壞燈泡。而現在由于技術進步，采用(yòng)先進的(de)充電器、逆變器，風力發電成爲有一定科技含量的(de)小系統，并能在一定條件下(xià)代替正常的(de)市電。山區(qū)可(kě)以借此系統做(zuò)一個(gè)常年不花錢的(de)路燈；高(gāo)速公路可(kě)用(yòng)它做(zuò)夜晚的(de)路标燈；山區(qū)的(de)孩子可(kě)以在日光(guāng)燈下(xià)晚自習(xí)；城(chéng)市小高(gāo)層樓頂也(yě)可(kě)用(yòng)風力電機，這(zhè)不但節約而且是真正綠色電源。家庭用(yòng)風力發電機，不但可(kě)以防止停電，而且還(hái)能增加生活情趣。在旅遊景區(qū)、邊防、學校、部隊乃至落後的(de)山區(qū)，風力發電機正在成爲人(rén)們的(de)采購(gòu)熱(rè)點。無線電愛(ài)好者可(kě)用(yòng)自己的(de)技術在風力發電方面爲山區(qū)人(rén)民服務，使人(rén)們看電視及照(zhào)明(míng)用(yòng)電與城(chéng)市同步，也(yě)能使自己勞動緻富。 [4] 

種類

編輯

概述

盡管風力發電機多(duō)種多(duō)樣，但歸納起來(lái)可(kě)分(fēn)爲兩類：①水(shuǐ)平軸風力發電機，風輪的(de)旋轉軸與風向平行；②垂直軸風力發電機，風輪的(de)旋轉軸垂直于地面或者氣流方向。

水(shuǐ)平軸風力發電機

水(shuǐ)平軸風力發電機科分(fēn)爲升力型和(hé)阻力型兩類。升力型風力發電機旋轉速度快(kuài)，阻力型旋轉速度慢(màn)。對(duì)于風力發電，多(duō)采用(yòng)升力型水(shuǐ)平軸風力發電機。大(dà)多(duō)數水(shuǐ)平軸風力發電機具有對(duì)風裝置，能随風向改變而轉動。對(duì)于小型風力發電機，這(zhè)種對(duì)風裝置采用(yòng)尾舵，而對(duì)于大(dà)型的(de)風力發電機，則利用(yòng)風向傳感元件以及伺服電機組成的(de)傳動機構。

風力機的(de)風輪在塔架前面的(de)稱爲上風向風力機，風輪在塔架後面的(de)則成爲下(xià)風向風機。水(shuǐ)平軸風力發電機的(de)式樣很多(duō)，有的(de)具有反轉葉片的(de)風輪，有的(de)再一個(gè)塔架上安裝多(duō)個(gè)風輪，以便在輸出功率一定的(de)條件下(xià)減少塔架的(de)成本，還(hái)有的(de)水(shuǐ)平軸風力發電機在風輪周圍産生漩渦，集中氣流，增加氣流速度。

垂直軸風力發電機

垂直軸風力發電機在風向改變的(de)時(shí)候無需

wind turbine

對(duì)風，在這(zhè)點上相對(duì)于水(shuǐ)平軸風力發電機是一大(dà)優勢，它不僅使結構設計簡化(huà)，而且也(yě)減少了(le)風輪對(duì)風時(shí)的(de)陀螺力。

利用(yòng)阻力旋轉的(de)垂直軸風力發電機有幾種類型，其中有利用(yòng)平闆和(hé)被子做(zuò)成的(de)風輪，這(zhè)是一種純阻力裝置；S型風車，具有部分(fēn)升力，但主要還(hái)是阻力裝置。這(zhè)些裝置有較大(dà)的(de)啓動力矩，但尖速比低，在風輪尺寸、重量和(hé)成本一定的(de)情況下(xià)，提供的(de)功率輸出低。

達裏厄式風輪

是法國G.J.M達裏厄于19世紀30年代發明(míng)的(de)。在20世紀70年代，加拿大(dà)國家科學研究院對(duì)此進行了(le)大(dà)量的(de)研究，現在是水(shuǐ)平軸風力發電機的(de)主要競争者。達裏厄式風輪是一種升力裝置，彎曲葉片的(de)剖面是翼型，它的(de)啓動力矩低，但尖速比可(kě)以很高(gāo)，對(duì)于給定的(de)風輪重量和(hé)成本，有較高(gāo)的(de)功率輸出。現在有多(duō)種達裏厄式風力發電機，如Φ型，Δ型，Y型和(hé)H型等。這(zhè)些風輪可(kě)以設計成單葉片，雙葉片，三葉片或者多(duō)葉片。

雙饋型發電機

随著(zhe)電力電子技術的(de)發展，雙饋型感應發電機（Double-Fed Induction Generator）在風能發電中的(de)應用(yòng)越來(lái)越廣。這(zhè)種技術不過分(fēn)依賴于蓄電池的(de)容量，而是從勵磁系統入手，對(duì)勵磁電流加以适當的(de)控制，從而達到輸出一個(gè)恒頻(pín)電能的(de)目的(de)。雙饋感應發電機在結構上類似于異步發電機，但在勵磁上雙饋發電機采用(yòng)交流勵磁。我們知道一個(gè)脈振磁勢可(kě)以分(fēn)解爲兩個(gè)方向相反的(de)旋轉磁勢，而三相繞組的(de)适當安排可(kě)以使其中一個(gè)磁勢的(de)效果消去，這(zhè)樣一來(lái)就得(de)到一個(gè)在空間旋轉的(de)磁勢，這(zhè)就相當于同步發電機中帶有直流勵磁的(de)轉子。雙饋發電機的(de)優勢就在于，交流勵磁的(de)頻(pín)率是可(kě)調的(de)，這(zhè)就是說旋轉勵磁磁動勢的(de)頻(pín)率可(kě)調。這(zhè)樣當原動機的(de)轉速不定時(shí)，适當調節勵磁電流的(de)頻(pín)率，就可(kě)以滿足輸出恒頻(pín)電能的(de)目的(de)。由于電力電子元器件的(de)容量越來(lái)越大(dà)，所以雙饋發電機組的(de)勵磁系統調節能力也(yě)越來(lái)越強，這(zhè)使得(de)雙饋機的(de)單機容量得(de)以提高(gāo)。雖然，部分(fēn)理(lǐ)論還(hái)在完善當中，但是雙饋反應發電機的(de)廣泛應用(yòng)這(zhè)一趨勢将越來(lái)越明(míng)顯。

風力發電，不合國情國

風力發電原理(lǐ)圖

内紛紛上馬的(de)風力發電廠大(dà)多(duō)是形象工程。工信部副部長(cháng)苗圩近日語出驚人(rén)，他(tā)認爲中國風沙伴存，風電設備受風沙磨損大(dà)，上馬太多(duō)風電項目不合我國國情。苗圩說，國外有風地方沒有沙，比如說是海洋風。苗圩說：中國是有風的(de)地方就有沙，風沙對(duì)風力發電設備磨損非常厲害。現在風能發電風機應該是20年的(de)壽命，但是如果有風沙的(de)侵蝕壽命還(hái)到不了(le)20年。再過5年，壽命肯定要出問題，特别是甘肅那個(gè)千萬千瓦級的(de)風力發電站典型的(de)形象工程。就此話(huà)題，苗圩表示，能源布局的(de)重點，應該是供給端和(hé)使用(yòng)端要做(zuò)到平衡。而現狀是高(gāo)級能源拉著(zhe)低級能源運轉。苗圩舉例說，湖北(běi)本來(lái)水(shuǐ)電是優勢，三峽的(de)電應該更多(duō)留在湖北(běi)用(yòng)，這(zhè)是最好的(de)清潔能源。但是現在卻把湖北(běi)的(de)電運到東部區(qū)，湖北(běi)再從周邊買煤運到湖北(běi)，引發一連串的(de)效應，河(hé)南(nán)就不夠用(yòng)了(le)，就再到山西、山東甚至到新疆去運煤。進行全國大(dà)旅行，全國鐵路貨運一半用(yòng)來(lái)運送煤炭。這(zhè)是多(duō)大(dà)的(de)物(wù)流成本，多(duō)大(dà)的(de)浪費。據報道，甘肅酒泉千萬千瓦級風電基地于2008年8月(yuè)全面啓動，标志著(zhe)中國正式步入了(le)打造風電三峽工程階段。據氣象部門最新風能評估結果表明(míng)，酒泉風能資源總儲量爲1.5億千瓦，可(kě)開發量4000萬千瓦以上，可(kě)利用(yòng)面積近1萬平方公裏。 [2] 

馬格努斯效應風輪

馬格努斯效應風輪，由自旋的(de)圓柱體組成，當它在氣流中工作時(shí)，産生的(de)移動力是由于馬格努斯效應引起的(de)，其大(dà)小與風速成正比。有的(de)垂直軸風輪使用(yòng)管道或者漩渦發生器塔，通(tōng)過套管或者擴壓器使水(shuǐ)平氣流變成垂直氣流，以增加速度，偶寫還(hái)利用(yòng)太陽能或者燃燒某種燃料，是水(shuǐ)平氣流變成垂直方向的(de)氣流。

徑流雙輪效應風輪

徑流雙輪效應或叫雙輪效應是一種新型風能轉化(huà)方式。

首先它是一種雙輪結構，相對(duì)于水(shuǐ)平軸流式風機，它是徑流式的(de)，同已有的(de)立軸式風機一樣都是沿長(cháng)軸布設槳葉的(de)，直接利用(yòng)風的(de)推力旋轉工作的(de),單輪立軸風輪因軸兩側槳葉同時(shí)接受風力而扭矩相反，相互抵消，輸出力矩不大(dà)。設計爲雙輪結構并靠近安裝，同步運轉，就将原來(lái)的(de)立軸力矩輸出對(duì)槳葉流體力學形狀的(de)依賴進而改變爲雙輪間的(de)利用(yòng)轉動産生渦流力的(de)利用(yòng)，兩輪相互借力，相互推動；而對(duì)吹向兩輪間的(de)逆向風流可(kě)以互相遮擋，進而又依次輪流将其分(fēn)撥于兩輪的(de)外側，使兩輪外側獲得(de)有疊加的(de)風流，因此使雙輪的(de)外緣線速度可(kě)以高(gāo)于風速，雙輪結構的(de)這(zhè)種互相助力，主動利用(yòng)風力的(de)特點産生了(le)“雙輪效應”。

相比有些單輪式結構風機中采用(yòng)外加的(de)遮擋法、活動式變槳矩等被動式減少葉輪回轉複位阻力的(de)設計，體現了(le)積極利用(yòng)風力的(de)特點。因此這(zhè)一發明(míng)的(de)不僅具有實用(yòng)作用(yòng)，促進風力利用(yòng)的(de)研究和(hé)發展，而且具有新的(de)流體力學方面的(de)意義。它開辟了(le)風能發展的(de)新空間，是一項帶有基礎性質的(de)發明(míng)，這(zhè)種雙輪風機具有的(de)設計簡捷，易于制造加工，轉數較低，重心下(xià)降，安全性好，運行成本低，維護容易，無噪音(yīn)污染等明(míng)顯特點，可(kě)以廣泛普及推廣，适應中國節能減排需求，大(dà)有市場(chǎng)前景。

檢測方法

1.風力機運行狀态的(de)監控。
　　2.單個(gè)風電機組的(de)信息，風電機組轉子，傳動鏈，發電機，變換器，變壓器，艙室，偏航系統，塔架，氣象站狀态監控。
　　3.風速，風向，葉輪轉速，電網頻(pín)率，三相電壓，三相電流，發電機繞組溫度，環境溫度，機艙溫度，出力等監控。
　　4.保證風電廠數據的(de)實時(shí)性和(hé)可(kě)靠性。實時(shí)調整風能的(de)最優性，實現風電綠色能源，滿足國家電力系統二次防護要求。 [5] 

優缺點

編輯

優點

1、清潔，環境效益好；

2、可(kě)再生，永不枯竭；

3、基建周期短；

4、裝機規模靈活。

缺點

1、噪聲，視覺污染；

2、占用(yòng)大(dà)片土地；

3、不穩定，不可(kě)控；

4、目前成本仍然很高(gāo)。

5、影(yǐng)響鳥類。 [2] 

風能市場(chǎng)

編輯

市場(chǎng)狀況

風能作爲一種清潔的(de)可(kě)再生能源，越來(lái)越受到世界各國的(de)重視。其蘊量巨大(dà)，全球的(de)風能約爲2.74×109MW，其中可(kě)利用(yòng)的(de)風能爲2×107MW，比地球上可(kě)開發利用(yòng)的(de)水(shuǐ)能總量還(hái)要大(dà)10倍。中國風能儲量很大(dà)、分(fēn)布面廣，僅陸地上的(de)風能儲量就有約2.53億千瓦。

随著(zhe)全球經濟的(de)發展，風能市場(chǎng)也(yě)迅速發展起來(lái)。自2004年以來(lái)，全球風力發電能力翻了(le)一番，2006年至2007年間，全球風能發電裝機容量擴大(dà)27%。2007年已有9萬兆瓦，這(zhè)一數字到2010年将是16萬兆瓦。預計未來(lái)20-25年内，世界風能市場(chǎng)每年将遞增25%。随著(zhe)技術進步和(hé)環保事業的(de)發展，風能發電在商業上将完全可(kě)以與燃煤發電競争。

中國市場(chǎng)

“十五”期間，中國的(de)并網風電得(de)到迅速發展。2006年，中國風電累計裝機容量已經達到260萬千瓦，成爲繼歐洲、美(měi)國和(hé)印度之後發展風力發電的(de)主要市場(chǎng)之一。2007年我國風電産業規模延續暴發式增長(cháng)态勢，截至2007年底全國累計裝機約600萬千瓦。2008年8月(yuè)，中國風電裝機總量已經達到700萬千瓦，占中國發電總裝機容量的(de)1%，位居世界第五，這(zhè)也(yě)意味著(zhe)中國已進入可(kě)再生能源大(dà)國行列。

2008年以來(lái)，國内風電建設的(de)熱(rè)潮達到了(le)白熱(rè)化(huà)的(de)程度。2009年，中國（不含台灣地區(qū)）新增風電機組10129台，容量13803.2MW，同比增長(cháng)124%；累計安裝風電機組21581台，容量25805.3MW。2009年，台灣地區(qū)新增風電機組37台，容量77.9MW；累計安裝風電機組227台，容量436.05MW。

區(qū)域發展

從各地區(qū)發展來(lái)看，截止到2009年12月(yuè)31日，中國風電累計裝機超過1000MW的(de)省份超過9個(gè)，其中超過2000MW的(de)省份4個(gè)，分(fēn)别爲内蒙古（9196.2MW）、河(hé)北(běi)（2788.1MW）、遼甯（2425.3MW）和(hé)吉林(lín)（2063.9MW）。内蒙古2009年當年新增裝機5545.2MW，累計裝機9196.2MW，實現150%的(de)大(dà)幅度增長(cháng)。 [1] 

風電前景

中國新能源戰略開始把大(dà)力發展風力發電設爲重點。按照(zhào)國家規劃，未來(lái)15年，全國風力發電裝機容量将達到2000萬至3000萬千瓦。以每千瓦裝機容量設備投資7000元計算(suàn)，根據《風能世界》雜(zá)志發布，未來(lái)風電設備市場(chǎng)将高(gāo)達1400億元至2100億元。

中國風力等新能源發電行業的(de)發展前景十分(fēn)廣闊，預計未來(lái)很長(cháng)一段時(shí)間都将保持高(gāo)速發展，同時(shí)盈利能力也(yě)将随著(zhe)技術的(de)逐漸成熟穩步提升。2009年以後該行業的(de)利潤總額将保持高(gāo)速增長(cháng)，增長(cháng)速度也(yě)将達到60%以上。

風電發展到目前階段，其性價比正在形成與煤電、水(shuǐ)電的(de)競争優勢。風電的(de)優勢在于：能力每增加一倍，成本就下(xià)降15%，近幾年世界風電增長(cháng)一直保持在30%以上。随著(zhe)中國風電裝機的(de)國産化(huà)和(hé)發電的(de)規模化(huà)，風電成本可(kě)望再降。因此風電開始成爲越來(lái)越多(duō)投資者的(de)逐金之地。

據了(le)解，由于托裏縣具備充足的(de)風能資源，随著(zhe)國家不斷加大(dà)對(duì)清潔能源的(de)開發支持力度，一批批大(dà)型風電項目落戶托裏縣，加速了(le)風電基地建設。

數字光(guāng)魔三維動畫(huà)制作 服務全國 18611169826 18081085634

直轄市：北(běi)京市 京 北(běi)京、上海市 滬 上海、天津市 津 天津 、重慶市 渝 重慶。

省級：黑(hēi)龍江省 黑(hēi) 哈爾濱、吉林(lín)省 吉 長(cháng)春、遼甯省 遼 沈陽、内蒙古 蒙 呼和(hé)浩特 

河(hé)北(běi)省 冀 石家莊、新疆 新 烏魯木(mù)齊、甘肅省 甘 蘭州、青海省 青 西甯、陝西省 陝 西安

甯夏省 甯 銀川、河(hé)南(nán)省 豫 鄭州、山東省 魯 濟南(nán)、山西省 晉 太原、安徽省 皖 合肥 

湖北(běi)省 鄂 武漢、湖南(nán)省 湘 長(cháng)沙、江蘇省 蘇 南(nán)京、四川省 川 成都、貴州省 黔 貴陽、雲南(nán)省 滇 昆明(míng)

廣西省 桂 南(nán)甯、西藏 藏 拉薩、浙江省 浙 杭州、江西省 贛 南(nán)昌、廣東省 粵 廣州、

福建省 閩 福州  海南(nán)省 瓊 海口。台灣省 台 台北(běi)、香港 港 香港、澳門 澳 澳門。