风力发电基础知识

PAGEPAGE1风力发电基础知识风力发电是一种利用风力轮转驱动发电机发电的清洁能源。在当今世界上，风力发电已成为增量最快的新能源之一。本文将介绍风力发电的基础知识，包括风能的来源、风力发电原理、风力发电的装置和系统组成、风力发电的优缺点以及风力发电的应用现状。风能的来源风能是源于受太阳辐射加热而形成的大气不稳定运动所产生的能量。地球上形成气压差的原因主要有：1.地球表面不同地方太阳辐射热量不均，形成地表温度差异；2.地球表面不同地方的升温或降温差异，引起气体的热胀冷缩；3.地球角度不同、地形起伏不一等因素也是产生气压差的原因之一。这些因素共同作用下，形成了地球大气层内所存在的气压差，风便是在气压差的作用下随之产生的。可见，风是一种无限可再生的能源，更为重要的是，它是一种不会导致空气污染和气候变化的纯净能源。风力发电原理风力发电原理是利用风能，通过风轮旋转带动发电机，将机械能转化成电能。风轮是风力发电的核心部件，也是直接吸纳风能的部件，其具体工作原理是：当风吹过风轮叶片，叶片会受到风力的压力，因而转动，从而带动机械构造旋转，进而带动发电机工作，发电机将机械能转化为电能，并传到发电网中。风能与风轮的相互作用力可以由以下公式表示：F=0.5xroxAxV²xCd其中，F表示叶片所受的主导力，单位是牛顿（N）；ro表示空气密度，单位是千克/立方米（kg/m³）；A表示叶片投影面积，单位是平方米（m²）；V表示风速，单位是米/秒（m/s）；Cd表示叶片阻力系数。风速愈快、风轮叶片投影面积愈大，则风轮旋转的动力愈大。风力发电的装置和系统组成风力发电最常见的设备是风力发电机组，其主要由风轮、机组悬吊系统、发电机和叶片控制等几部分组成。如果以风能转化效率的大小来分类，风力发电机组可以分为两种：水平轴风力发电机组和垂直轴风力发电机组。水平轴风力发电机组是以水平轴为旋转轴心的旋转式风力发电装置，垂直轴风力发电机组是以垂直轴为旋转轴心的装置。在实际生产中，水平轴发电机组比较常见。风力发电系统包括风机控制系统、逆变器、发电变压器和配电系统等，其中以风机控制系统是最为关键和系统最为复杂的。风机控制系统包括风速测量、机舱控制器、变桨控制器、风向测量等组成。风速测量主要是为了实时监测风速情况，二是为了判断是否需开启或关闭桨叶，三是为了保证发电机的安全运行；机舱控制器的作用是调节风轮的转速，保证稳定运行；变桨控制器则是调节桨叶的角度，改变叶片的角度可调节风轮接收风的面积。风向测量则是为了更加准确地测量风向，以便于风轮的转向等。风力发电的优缺点风力发电具有很多的优点，比如对环境友好、不会降低大气质量、不会产生环境污染。此外，风力发电还具有以下几方面的优点：环境保护。不会排放二氧化碳以及其他有害气体，不会产生任何污染物。资源可再生。风资源在全球较为普遍，不会耗竭。易于建设。建设方便、设备体积小、稳定运行、安全环保。维护简单。维护成本低、可靠性高、维护周期长。当然，风力发电也有不足之处，例如：风能资源的状况会随着天气的变化而出现不确定性、设备需占用较大的土地等等。风力发电的应用现状现在，风力发电已经成为了世界上蓬勃发展的清洁能源之一。统计数据显示，截至2019年底，全球风力发电容量总计达到了651,000MW，占总装机容量的6%。目前，欧洲已经成为世界上最大的风力发电区域，特别是德国、西班牙、葡萄牙、意大利等国家，风能发电已经占据所有发电源的很大比例。此外，北美、南美、亚洲的发展速度也十分迅猛。中国、美国、印度是风力发电装机容量前三大的国家，中国