论风力发电及风力机械特性栾瑛

论风力发电及风力机械特性栾瑛

栾瑛

（辽宁龙源新能源发展有限公司辽宁省沈阳市110013）

摘要：面对着经济与科学技术的迅速发展，国家企业居民对能源的需求也越来越迫切，对于能源的需求量也越来越高，传统的使用煤炭石油作为能源供应原料的方式已经不能满足人们日益增长的需求，这时人们通过先进技术的应用，加大了能源开发的力度，开发出一系列新型的清洁的可再生能源，比如风能、潮汐能、太阳能、地热能等，其中风能是清洁可再生能源的重要代表，风能被广泛的应用到发电领域，为解决人们日益增长的电力需求提供了很好的途径。本文将对风力发电以及风力机械特性进行详尽的论述，希望对读者有所帮助。

关键词：风力发电；风力机械；特性；探究

引言：在科学技术更新的过程中，创新起到了很好的促进作用，创新是实践发展的源泉与动力，只有不断创新，科学技术才能如同源头活水不断迸发生机。通过创新推进的技术革命与经济布局的完善最终必将推动国民经济的发展。随着国内经济发展步伐的不断推进，产业布局的不断深化，国内产业布局越来越多的朝着高精尖方向发展，其中风力发电产业作为高精尖产业的一个重要代表也取得了很好的发展成效。

1.风力发电发展简史

风力发电的想法最初在上个世纪三十年代的丹麦、瑞典苏联等国家就已经开始付诸实践。通过利用旋翼技术研制成功小型发电装置，在多风的海岛和荒僻的农村使用广泛，因为风力发电成本要比火力发电低廉很多。在之后的几十年里研究人员不断尝试更大功率的发电风车，到1978年，美国研制的风力发电机功率已经能够达到200千瓦。风力发电的基本原理就是把风的动能转化为机械能，通过机械能转化为电能。在风吹下风车旋转获得动能，带动发电机发电。根据目前达到的技术水平，每秒三米的速度就能够发电。

2.发展风力发电产业的意义及可行性

风力发电产业的产生与发展有其必然性和重要的意义。我国作为一个人口大国，相对有限的资源储备与较为庞大的人口基数和能源需求之间形成了鲜明的对比，资源需求与供给之间的矛盾十分突出。与此同时我国传统的工业生产对能源的耗费十分突出，尤其是对石油、煤炭资源的耗费，国内为了稳定石油、煤炭资源的供给做出了很大的牺牲，从长远来看开发新的清洁的可再生能源成为了一条必由之路。

风能的开发可以很大程度上实现节约人力物力的目标。通过风力发电的研发与应用可以有效的缓解国内能源紧缺的现状。在进行风能发电的应用过程中，风能的一个显著突出的特点是其清洁无污染的特性，传统的火力发电过程会产生大量的污染物，对空气环境造成严重的污染，在发电过程中很难做到经济发展与环境保护相协调，长此以往人们必将受到由于破坏自然环境带来的报复，目前国内土地荒漠化严重，雾霾沙尘暴灾害频发，环境的恶化不得不引起人们的重视。风能作为清洁无污染的可再生能源，受到国家企业的青睐，具有广泛的发展潜力与广阔的发展前景。

我国风力发电产业的发展潜力是巨大的，我国幅员辽阔，很大一部分国土地处亚热带、温带季风气候区，常年盛行东南、西南季风以及西北季风，风能充足。同时我国国土平原丘陵地形占比比较大，为风力发电机械设备的安装提供了广阔的空间。无论从环境保护还是从能源利用效率以及地理空间气候特点等方面来说我国发展风力发电具有很大的可行性。

3.风力发电系统的整体结构

风力发电系统的应用过程中很大程度上体现了不同能量之间的转换。首先是风能的收集与利用，这个过程是通过风力发电系统中的风力机来完成的，通过风能的驱动会驱使风力机的螺旋桨转动从而产生机械能，接着来要实现的是机械能与电能之间的转换。在风力发电系统的整体结构构成中另一个重要的组成部分就是发电机，发电机在机械能的带动作用下，发电机的转轴会发生转动，进而产生电能。由于发电机产生的电能属于直流电，在进行电能利用的过程中需要进行电能功率的切换，这时就要用到整流器，因此整流器也是风力发电系统的整体结构构成中的重要组成部分。由于地理条件、气候因素以及资金因素的影响，不同地区的风力发电系统的整体结构构成会呈现出很大的差异，鉴于其在规模上的差异可以划分为大型发电机组和小型风力发电机等两种不同的类型。

大型发电机组在设备功率上有很大的优势，在风能作用下产生的电量较大可以直接应用到电力供应环节中，然而小型风力发电机在发电量上有所欠缺，不能满足供电需求，因此需要对小型发电机的电能进行事先的储备，然后集中的应用到供电系统当中去，这是就涉及到蓄电池储能设备的应用，经过储能设备的储能之后就可以在功率变换器的作用下进行直流供电或者在逆变器的作用下进行交流供电。以上就是风力发电系统的整体结构构成。

4.风力机械特性

在风力发电系统运行过程中，在风力发电机启动过程中，由于风力发电机摩擦阻力的影响，在风力发电系统内部会产生相应的力矩来实现风力发电系统内部传动结构之间阻力的抵消。在风力机械运行过程中还要充分考虑到风速大小的影响，风速过高或者过低都会对风力发电机产生不良的影响。当风速过低低于风力发电机的切入风速时，这时风力发电机械就会停止运行，这时风力机械就会停止供电，给供电系统造成不良的影响。同样的当风速过高严重的超过了风力发电机所适应的最高风速的时候同样会给风力发电机造成严重的不良影响，这时风力发电机的塔架可能会由于无法承受过高的风速而产生摇晃甚至是坍塌，同时风力发电机的桨叶可能会发生扭曲的现象，因此这个时候就要停止风力机的运行。

由于风力机会在很大程度上会受到当地自然风速的影响，因此在风力机的使用过程中应该根据当地的风速对风力发电机的性能以及配备进行合理的设计，在风力发电机的机型选择上一定要严格，确保风力发电机的工作风速与当地的自然风速相匹配，在工作风速的界定过程中要充分考虑到切入风速以及切出风速的大小。当风力发电机安装区域的自然风速严重低于风力发电机的切入风速时，这时由于风力发电机转轴转子的力矩远远高于自然风速所提供的力矩，这时风力发电机就无法转动，相应的就无法实现风能与机械能之间的转换。

当自然风速介于风力发电机切入风速与额定风速之间的时候，这时风力发电机就会实现风能与机械能之间的高效的转换，从而实现风能转换效率的提升。为了使风能转换效率得到更有效的提升，工作人员还可以顺应当地自然风速的变化对发电机转子的转速进行合理的控制，最大限度的提升风能转换效率。当自然风速严重的超出风力发电机的切出风速时为了避免风力发电机受到损坏，就要对风力发电系统进行强行的停止运行。

总结：能源在世界经济发现过程中有重要的意义，是经济发展不可或缺的物质基础，针对能源利用效率的提升一直是国内外国内外专家学者所关注的问题。地球上传统的煤炭石油资源已经日渐枯竭，并且在使用过程中还会产生一系列的温室气体，使得全球变暖日益严重。因此开发清洁能源刻不容缓。本文对风力发电以及风力机械特性进行了论述，涉及到了发展风力发电产业的意义及可行性、风力发电系统的整体结构等内容，希望对读者以及清洁能源的开发者有所帮助。

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