中文名:風力發電，風力發電；風力發電的其他名稱:風力定義1:將風中所含的動能轉化為電能的工程技術。學科:電力(壹級學科)；可再生能源(兩個學科)定義2:風力發電是以風力為動力，驅動發電機將風能轉化為電能。學科:資源科學與技術(壹級學科)；能源資源學(二級學科)本內容由國家科學技術術語審定委員會批準出版。
風能作為壹種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。它有大量的風能。全球風能約2.74×109MW，其中可利用風能2×107MW，比地球上可開發利用的水能總量大10倍。風早就被人們利用了——主要是通過風車抽水、磨面等。現在，人們對如何利用風力發電感興趣。
目錄
簡介
風力發電的原理是什麽？
風力發電產量
風力發電的節約程度
物種概述
水平軸風力渦輪機
垂直軸風力渦輪機vawt
達裏厄風輪
雙饋感應發電機
馬格納斯效應風輪
徑流雙輪效應風輪
中國風能資源概況
中國自主知識產權產品介紹
風能市場概述全球風力發電市場情況
中國風電整體市場
中國風力發電的區域發展
風力發電的前景
優點和缺點
劣勢
簡介
風力發電的原理是什麽？
風力發電產量
風力發電的節約程度
物種概述
水平軸風力渦輪機
垂直軸風力渦輪機vawt
達裏厄風輪
雙饋感應發電機
馬格納斯效應風輪
徑流雙輪效應風輪
中國風能資源概況
中國自主知識產權產品介紹
風能市場概述全球風力發電市場情況
中國風電整體市場
中國風力發電的區域發展
風力發電的前景
優點和缺點
劣勢
發動
風能是壹種潛力巨大的新能源。18世紀初，壹場猛烈的大風席卷了英國和法國，摧毀了400座風車、800棟房屋、100座教堂和400多艘帆船，並導致數千人受傷，25萬棵樹被連根拔起。就連根拔起樹木而言，風力產生了1000萬馬力(750萬千瓦；壹馬力等於0.75千瓦)！據估計，地球上可用於發電的風力資源約為6543.8+000億千瓦，幾乎是目前世界水力發電量的6543.8+00倍。目前全球每年燃煤獲得的能量只有風電壹年提供能量的三分之壹。因此，國內外都非常重視利用風力發電，發展新能源。早在二十世紀初，人們就開始嘗試利用風力發電。20世紀30年代，丹麥、瑞典、蘇聯和美國應用航空工業的旋翼技術，成功研制了壹些小型風力發電裝置。這種小型風力發電機廣泛用於多風的島嶼和偏遠的村莊，其電力成本遠低於小型內燃機。但當時發電量較低，大多在5千瓦以下。目前已知國外已生產出15，40，45，100，225 kW風力發電機組。1978 65438+10月，美國在新墨西哥州克萊頓鎮建造了壹臺200千瓦的風力發電機，葉片直徑38米，發電量足夠60戶家庭使用。1978年初夏，丹麥日德蘭半島西海岸投產的風力發電站，發電2000千瓦，風車高57米。產生的電力有75%被送進了電網，其余的供給了附近的壹所學校。1979年上半年，美國在北卡羅來納州藍嶺山建造了另壹座世界最大的發電風車。這個風車有十層樓高，它的鋼制葉片直徑有60米。葉片安裝在塔式建築上，因此風車可以自由旋轉，從任何方向獲取電力；風速在每小時38公裏以上時，發電能力也能達到2000千瓦。因為這個丘陵地區的平均風速只有每小時29公裏，風車不可能都動起來。預計即使只運營半年，也能滿足北卡羅來納州7個縣1%到2%的用電需求。
原則
將風的動能轉化為機械動能，再將機械能轉化為電動能，這就是風力發電。風力發電的原理是利用風力帶動風車葉片轉動，然後通過增速器提高轉速，推動發電機發電。按照現在的風車技術，每秒三米左右的微風速度(微風的程度)就可以開始發電。風力發電正在成為世界的熱潮，因為風力發電不需要使用燃料，也不會產生輻射和空氣汙染。風力發電所需的設備叫做風力渦輪機。這種風力發電機可分為風輪(包括尾舵)、發電機和鐵塔三部分。(大型風電場基本沒有尾舵，壹般只有小型(包括國產)才會有尾舵。)風輪是將風的動能轉化為機械能的重要部件，由兩個(或多個)螺旋槳形葉輪組成。當風吹向葉片時，葉片上產生的氣動力帶動風輪旋轉。葉片的材料要求強度高，重量輕。目前多由玻璃鋼或其他復合材料(如碳纖維)制成。(現在有壹些立式風輪，S型旋轉葉片等。其功能與傳統螺旋槳葉片的功能相同。)由於風輪的速度比較低，而且風力的大小和方向經常變化，所以速度不穩定；因此，在驅動發電機之前，需要加壹個齒輪箱將轉速提高到發電機的額定轉速，並加壹個調速機構使轉速保持穩定，然後連接到發電機上。為了讓風輪始終對準風向以獲得最大的動力，就需要在風輪後面安裝壹個類似風向標的尾舵。鐵塔是支撐風輪、尾舵和發電機的框架。它壹般建得比較高，以獲得更大更均勻的風力，同時也有足夠的強度。塔的高度取決於地面障礙物對風速的影響和風輪的直徑，壹般在6-20米範圍內。發電機的作用是通過增速將風輪獲得的恒定轉速傳遞給發電機構進行勻速運轉，從而將機械能轉化為電能。風力發電在芬蘭、丹麥等國家很受歡迎；中國在西部地區也大力提倡。小型風力發電系統效率很高，但並不僅僅是由壹個發電機頭組成，而是壹個具有壹定科技含量的小系統:風力發電機+充電器+數字逆變器。風力渦輪機由機頭、轉子、尾部和葉片組成。每個部分都很重要，每個部分的作用如下:葉片用來接收風力，通過機頭轉化為電能；尾翼使葉片始終面向來風的方向，以獲得最大的風能；旋翼可以使機頭靈活轉動，實現調整尾翼方向的功能；機頭的轉子是永磁體，定子繞組切割磁力線產生電能。
多少風可以發電？
壹般來說，三級風是有利用價值的。但是，從經濟合理的角度來看，風速大於每秒4米才適合發電。據測量，壹臺55kW的風力發電機在風速為每秒9.5m時，輸出功率為55kW。風速每秒8米時，功率為38千瓦；風速每秒6米時，僅為16千瓦；風速每秒5米時，只有9.5千瓦。可見風力越大，經濟效益越大。在中國，已經有很多成功的中小型風力發電裝置在運行。我國風資源豐富，大部分地區平均風速在每秒3米以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風速更高。在壹些地方，壹年中有超過三分之壹的時間都有風。在這些地區，風力發電的發展非常有前景。
風力發電產量
由於風量不穩定，風力發電機輸出的是13 ~ 25V交流電，必須經過充電器整流，然後給蓄電池充電，使風力發電機產生的電能變成化學能。然後用帶保護電路的逆變電源將電池中的化學能轉化為交流220V市電，保證穩定使用。通常人們認為風力發電的功率完全由風機的功率決定，總想買更大的風機，這是不正確的。目前風力發電機只給電池充電，電池儲存電能。人們最終使用電力的大小與電池的大小關系更為密切。力量主要取決於風量，而不僅僅是鼻子的力量。在內地，小型風力發電機會比大型更適合。因為更容易被小風量帶動發電，所以持續的小風會比暫時的強風供給更多的能量。沒有風的時候，人們仍然可以正常使用風帶來的電能，也就是說，壹臺200W的風力發電機，通過大電池和逆變器的配合，也可以獲得500W甚至1000W甚至更多的功率輸出。
風力發電的節約程度
風力發電機的使用就是不斷的將風能變成我們家庭使用的標準商用電，其節約程度顯而易見。壹個家庭壹年的用電量只需要20元電池液的價格。然而，現在的風力渦輪機的性能與幾年前相比有了很大的提高。以前，它只在少數偏遠地區使用。風力發電機直接由15W燈泡供電，忽明忽暗，經常損壞燈泡。現在由於技術進步和先進充電器、逆變器的使用，風力發電已經成為壹個具有壹定科技含量的小系統，在壹定條件下可以替代正常的市電。山區可以用這個系統做壹個常年不花錢的路燈；高速公路可以在晚上用它做路標燈；山區的孩子晚上可以在日光燈下自習；風力發電機還可以用在城市的小高層建築的屋頂上，不僅經濟，而且是真正的綠色電源。家用風力發電機不僅可以防止停電，還可以增加生活情趣。在旅遊景點、邊防、學校、部隊甚至落後山區，風力發電機正成為人們購買的熱點。無線電愛好者可以利用自己的技術在風力發電方面為山區人民服務，讓人們可以和城市同步看電視、用電照明，也可以通過勞動讓自己富裕起來。
種類
摘要
雖然風力發電機的種類很多，但大致可以分為兩類:①水平軸風力發電機，風輪的旋轉軸與風向平行；②垂直軸風力機，風輪的轉軸垂直於地面或氣流方向。
水平軸風力渦輪機
水平軸風力發電機分為兩類:升力型和阻力型。升力風輪機轉速快，阻力風輪機轉速慢。對於風力發電來說，經常使用的是升降式水平軸風力發電機。大多數水平軸風力渦輪機都有迎風裝置，可以隨著風向的變化而旋轉。對於小型風力機來說，這種風力裝置采用尾舵，而對於大型風力機來說，則采用由風向傳感元件和伺服電機組成的傳動機構。轉子在塔前的風力機稱為逆風風力機，轉子在塔後的風力機稱為順風風機。水平軸風力機的樣式很多，有的是風輪帶反向葉片，有的是在壹個塔架上安裝多個風輪，在輸出功率壹定的情況下降低塔架的成本，還有的水平軸風力機在風輪周圍產生渦流，使氣流集中，提高氣流速度。
垂直軸風力渦輪機vawt
風力渦輪機
垂直軸風力機在風向變化時不需要迎風，這是水平軸風力機相比的壹大優勢。既簡化了結構設計，又減小了風輪迎風時的陀螺力。利用阻力旋轉的垂直軸風力機有幾種類型，其中有壹種是用平板和被子做成的風輪，這是壹種純阻力裝置；s型風車有部分升力，但主要是阻力裝置。這些裝置具有大的起動轉矩，但是葉尖速比低，並且當風力渦輪機的尺寸、重量和成本固定時，提供的功率輸出低。
達裏厄風輪
它是由法國人G.J.M .達裏厄在19的20世紀30年代發明的。70年代加拿大國家科學院對此做了大量研究，現在是水平軸風力發電機的主要競爭對手。達裏厄型風力發電機是壹種升力裝置，其彎曲葉片的截面為翼型，在給定風力發電機重量和成本的情況下，具有較低的起動轉矩、較高的葉尖速比和較高的功率輸出。目前達裏厄風力發電機的種類很多，有φ型、δ型、Y型、H型等。這些風力渦輪機可以設計成單葉片、雙葉片、三葉片或多葉片。
雙饋感應發電機
隨著電力電子技術的發展，雙饋感應發電機廣泛應用於風力發電中。這項技術不太依賴電池的容量，而是從勵磁系統入手，適當控制勵磁電流，從而達到輸出壹個恒頻電能的目的。雙饋感應發電機在結構上類似於異步發電機，但在勵磁上采用交流勵磁。我們知道，壹個脈動磁勢可以分解為兩個方向相反的旋轉磁勢，三相繞組的適當排列可以消除其中壹個磁勢的影響，從而得到壹個在空間旋轉的磁勢，相當於同步發電機中壹個具有DC勵磁的轉子。雙饋發電機的優點是交流勵磁的頻率可調，也就是說旋轉勵磁磁動勢的頻率可調。這樣，在原動機轉速不確定的情況下，通過適當調節勵磁電流的頻率，就可以達到輸出恒頻電能的目的。由於電力電子元件的容量越來越大，雙饋發電機組勵磁系統的調節能力越來越強，提高了雙饋發電機的單機容量。雖然壹些理論還在不斷完善，但是雙饋無功發電機廣泛應用的趨勢將會越來越明顯。風力發電不符合國情。國內上馬的風電廠大多是形象工程。龔欣風力發電示意圖
外交部副部長苗偉最近說了壹句令人驚訝的話。他認為中國伴隨著沙塵暴，風電設備被沙塵暴磨損很大，所以上馬提多風電項目不符合中國國情。苗偉說，國外多風的地方沒有沙子，比如海洋風。苗偉說:在中國，有風的地方就有沙，風沙對風力發電設備的磨損非常嚴重。目前風力發電風機的壽命應該是20年，但是如果有風沙侵蝕，壽命就不到20年了。再過五年，生活上肯定會出問題，尤其是甘肅千萬千瓦風力發電站這個典型的形象工程。關於這個話題，苗偉表示，能源布局的重點應該是平衡供給側和使用側。現狀是高級能源在拉著低級能源跑。苗偉舉例說，水電本來就是湖北的優勢，三峽的電應該多留在湖北，這是最好的清潔能源。但現在湖北的電輸送到東部地區，湖北從周邊買煤輸送到湖北，引發了壹系列效應。河南不夠，然後去山西，山東，甚至新疆運煤。對於壹次全國性的大旅行來說，全國鐵路貨運的壹半是用來運煤的。這是多麽大的物流成本和浪費。據悉，甘肅酒泉10 MW風電基地於2008年8月全面啟動，標誌著我國正式進入三峽風電項目建設階段。據氣象部門最新風能評估結果，酒泉風能資源總儲量654.38+0.5億千瓦，可開發量4000多萬千瓦，可利用面積近654.38+0.0萬平方公裏。
馬格納斯效應風輪
馬格努斯效應風輪是由壹個旋轉的圓柱體組成的。當它在氣流中工作時，運動力是由馬格努斯效應引起的，其大小與風速成正比。壹些垂直軸風力渦輪機使用管道或渦流發生器塔，通過套筒或擴散器將水平氣流變成垂直氣流，以提高速度。偶爾它們也會利用太陽能或者燃燒壹些燃料，把水平氣流變成垂直氣流。
徑流雙輪效應風輪
徑流雙輪效應或雙輪效應是壹種新型的風能轉換方式。首先，它是雙輪結構。與臥式軸流風機相比，它是徑向的。像現有的立軸風機，葉片都是沿長軸排列，直接利用風的推力旋轉。單輪垂直軸風輪由於軸兩側的葉片同時受風，扭矩相反，相互抵消，輸出扭矩很小。設計為雙輪結構，靠近安裝，同步運行將原來垂直軸扭矩輸出對葉片水動力形狀的依賴，變為利用兩個輪子之間旋轉產生的渦流力，兩個輪子互相幫助，互相推動；兩個車輪之間吹來的反向氣流可以相互屏蔽，然後依次分配到兩個車輪的外側，使兩個車輪的外側得到疊加氣流，這樣兩個車輪外緣的線速度可以高於風速。這種雙輪結構的互助，積極利用風力的特性，產生“雙輪效應”。相對於壹些單輪結構的風機，外屏蔽法、可動俯仰力矩等被動降低葉輪旋轉復位阻力的設計，體現了主動利用風力的特點。因此，本發明不僅具有實用功能，促進了風能利用的研究和發展，而且在流體力學方面具有新的意義。它為風能的發展開辟了新的空間，是壹項帶有基礎性的發明。這種雙輪風機具有設計簡單、制造加工容易、轉速低、重心低、安全性好、運行成本低、維護方便、無噪聲汙染等顯著特點。，可廣泛推廣，適應我國節能減排的需要，市場前景巨大。
中國風能資源
概況
我國風能資源豐富，可開發利用的風能儲量約6543.8+0億kW，其中陸地風能儲量約2.53億kW(以陸地高度10m的數據計算)，海上可開發利用的風能儲量約7.5億kW，占6543.8+0億kW。2003年底，全國裝機容量約為5.67億千瓦。風是無公害的能源之壹。而且是取之不盡的。對於缺水缺油、交通不便的沿海島嶼、草原牧區、山區、高原地區，因地制宜地利用風力發電是非常適合和有前途的。
中國自主知識產權產品介紹
上世紀90年代，我國獨立供電系統主要采用水平軸風力發電機組和太陽能光伏系統供電，主要用於通信基站、邊防哨所、海島部隊等特殊場合，主要是部隊的壹種後勤保障系統。經過壹段時間的應用，發現了很多問題。如果設備在臺風中嚴重損壞；噪音大，影響人員正常休息；對通信設備的幹擾，使得部分設備無法正常運行。各類風力發電設備(5件)的發生，影響了部隊的正常通信。2001，為了解決這些問題，召集相關單位進行討論，也邀請了作為軍用通信產品配套生產企業的上海莫斯電子設備有限公司。會後，經過壹定時間的調查研究，MUCE公司提出承擔這壹科研攻關的重任，得到了軍地領導的同意，並下達指示，要盡快拿出技術方案，做出樣機。在西軍電力、Xi交大、上海復旦、上海同濟等高校的壹批專家的合作下，上海摩思電子設備有限公司成功研制了世界上第壹臺新型(H型)垂直軸風力發電機，並成功安裝調試，獲得了基礎數據和實踐經驗。(這也成為了世界上第壹臺新型垂直軸風力發電機的誕生日。)在接下來的壹年裏，MUCE對產品進行了多次改進和測試。2002年底，產品通過各項測試，達到各項設計要求。自2002年底以來，MUCE已經在軍隊中安裝了60多套垂直軸風力渦輪機和風光互補系統。深圳誠遠公司生產的風光互補路燈供電系統是壹種綜合利用太陽能和風能的新型道路照明系統。由於時間和地理的限制，單個太陽能或風能加熱系統很難全天候利用太陽能和風能資源。但是，太陽能和風能在時間和地域上有很強的互補性。白天光照強時，風力弱，夜間光照弱時，由於地表溫差變化大，風能增強。太陽能和風能在時間上的互補性是風光互補路燈供電系統資源利用的最佳匹配。該系統節能、環保、可再生、取之不盡、用之不竭，將成為未來替代其他道路照明系統的主流。系統工作時，太陽能集熱器收集太陽輻射能量發電(白天)，通過專用線路輸送到電力控制系統進行儲配。風力發電機全天使用風能，將其轉化為電能，然後通過控制器整流給電池組充電。上海林峰風能技術有限公司是壹家創新型風能技術公司，將改變行業結構和產業格局。自2005年進入上海，從空氣動力學到材料、結構、發電機等方面系統研發垂直軸風力發電機，在垂直軸風力發電機世界級高難度項目上取得突破。2007年2月28日，65438搬遷至上海金山工業區進行大規模生產。上海林峰的200瓦、300瓦、500瓦、1000瓦、3000瓦、10千瓦的產品已經大規模銷售。超小型10瓦模型樣機已經制作完成並通過風洞實驗，進入大規模銷售階段。與此同時，它已經開始設計和制造50千瓦的可變“攻角”風扇，並開始在5000千瓦上工作。
風能市場概述
全球風力發電市場形勢
風能作為壹種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。它有大量的風能。全球風能約2.74×109MW，其中可利用風能2×107MW，比地球上可開發利用的水能總量大10倍。中國的風能儲量非常大，分布很廣，僅陸地上的風能儲量就有2.53億千瓦左右。隨著全球經濟的發展，風能市場也迅速發展。自2004年以來，全球風力發電裝機容量翻了壹番，2006年至2007年間，全球風力發電裝機容量擴大了27%。2007年有90，000兆瓦，到2065，438+00年，這壹數字將為65，438+60萬兆瓦。據預測，未來20-25年，世界風能市場將以每年25%的速度增長。隨著技術的進步和環保的發展，風力發電在商業上可以和燃煤發電競爭。
中國風電整體市場
“十五”期間，我國並網風電發展迅速。2006年，中國風電累計裝機容量已達260萬千瓦，成為繼歐洲、美國和印度之後的主要風力發電市場之壹。2007年，中國風電產業規模持續爆發式增長。截至2007年底，中國累計裝機容量約為600萬千瓦。2008年8月，我國風電總裝機容量已達到700萬千瓦，占全國發電總裝機容量的1%，居世界第五位，這也意味著我國已進入可再生能源國家行列。2008年以來，國內風電建設熱潮達到白熱化程度。2009年中國(不含臺灣省)新增風力發電機10129臺，裝機容量13803.2MW，同比增長124%；累計安裝風力發電機組21581臺，容量25805.3MW，2009年臺灣省新增風力發電機組37臺，容量77.9MW。總共安裝了227個風力渦輪機，容量為436.05兆瓦
中國風力發電的區域發展
從地區發展來看，截至2009年6月5438+2月31，全國風電裝機容量超過1000MW的省份超過9個，其中風電裝機容量超過2000MW的省份有4個，分別是內蒙古(9196.2MW)和河北(2788.1MW)。2009年內蒙古新增裝機5545.2MW，累計裝機容量9196.2MW，實現了150%的大幅增長。各省(自治區、直轄市)和地區2008年累計，2009年增加，2009年累計。
內蒙古3650.99 5545.438+07 95438+096+06。
河北1107.7 1680.4+0.546666766
遼寧65438+
吉林1066.46 997.4 2063.86
黑龍江836.3 823.45 1659.75
山東562.25 656.85 1219.5438+0
甘肅639.95 548 1187.95
江蘇645.25 451.5 1096.75
新疆576.81 443.25 1002.56
寧夏393.2 289 682.2
廣東366.89 202.45 569.34
福建283.75 567.25
山西127.5 193 320.5
浙江190.63 43.54 234.438+07
海南58.2 138 196.2
北京64.5 88 152.5
上海39.4 102.5 141.9
雲南78.75 42 120.75
江西42 42 84
河南48.75
48.75
湖北13.6 26.35
重慶
13.6 13.6
湖南1.65 3.3 4.95
廣西
2.5 2.5
香港0.8
0.8
小薺12019.6 13803.2 25805.3
臺灣省地區358.15 77.9 436.05
總計12377.75 13881.1.26341.35。
來源:中國風能專業委員會2010統計。
風力發電的前景
中國的新能源戰略開始重點發展風力發電。根據國家規劃，未來15年，我國風力發電裝機容量將達到2000萬~ 3000萬千瓦。按每千瓦裝機容量設備投資7000元計算，根據《風能世界》雜誌的出版，未來風電設備市場將高達140億元至2100億元。風電等新能源發電行業在中國的發展前景十分廣闊，預計未來相當長壹段時間內將保持高速發展，同時隨著技術的逐步成熟，盈利能力將穩步提升。2009年，該行業利潤總額將保持高速增長。經過2009年的高速增長，估計2010和2011的增速會略有回落，但增速也會達到60%以上。風電發展到現階段，性價比正在與煤電、水電形成競爭優勢。風電的優勢在於，容量每增加壹倍，成本就會降低15%，近年來世界風電的增長壹直保持在30%以上。隨著中國風電裝機的國產化和發電規模的擴大，風電成本有望再次下降。因此，風電成為越來越多投資者的淘金之地。
優點和缺點
優勢
1，幹凈，環境效益好；2、可再生，永不枯竭；3.基建周期短；4.裝機容量靈活。
劣勢
1，噪音，視覺汙染；2.占用大面積土地；3.不穩定，不可控；4.目前的成本仍然很高。