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風(fēng)力發(fā)電的原理,是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn),再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升,來促使發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù),大約是每秒三米的微風(fēng)速度(微風(fēng)的程度),便可以開始發(fā)電。
風(fēng)能發(fā)電的主要形式有三種：一是獨(dú)立運(yùn)行；二是風(fēng)力發(fā)電與其他發(fā)電方式(如柴油機(jī)發(fā)電)
相結(jié)合；三是風(fēng)力并網(wǎng)發(fā)電。由于并網(wǎng)發(fā)電的單機(jī)容量大、發(fā)展?jié)摿Υ?，故本文所指的風(fēng)電，
未經(jīng)特別說明，均指并網(wǎng)發(fā)電。
1、小型獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
小型獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般不并網(wǎng)發(fā)電，只能獨(dú)立使用，單臺(tái)裝機(jī)容量約為100 瓦-5
千瓦，通常不超過10 千瓦。它的構(gòu)成為：風(fēng)力發(fā)電機(jī)＋充電器＋數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)
由機(jī)頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。葉片用來接受風(fēng)力并通過機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終
對(duì)著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功
能；機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。因風(fēng)量不穩(wěn)定，故小型風(fēng)力發(fā)電
機(jī)輸出的是13～25V 變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對(duì)蓄電瓶充電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生
的電能變成化學(xué)能。然后用有保護(hù)電路的逆變電源，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V 市
電，才能保證穩(wěn)定使用。
2、并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
德國、丹麥、西班牙等國家的企業(yè)開發(fā)建立了評(píng)估風(fēng)力資源的測(cè)量及計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，
發(fā)展變槳距控制及失速控制的風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)理論，采用新型風(fēng)力機(jī)葉片材料及葉片翼型，研制
出變極、變滑差、變速恒頻及低速永磁等新型發(fā)電機(jī)，開發(fā)了由微機(jī)控制的單臺(tái)及多臺(tái)風(fēng)力
發(fā)電機(jī)組成的機(jī)群的自動(dòng)控制技術(shù)，從而大大提高了風(fēng)力發(fā)電的效率及可靠性。在此基礎(chǔ)上，
風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)裝機(jī)容量可以達(dá)到600 千瓦以上。不少國家建立了眾多的中型及大型風(fēng)力發(fā)
電場(chǎng)，并實(shí)現(xiàn)了與大電網(wǎng)的對(duì)接。
現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)多為水平軸式。一部典型的現(xiàn)代水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括葉片、輪轂(與
葉片合稱葉輪)、機(jī)艙罩、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、塔架、基座、控制系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、
液壓裝置等。其工作原理是：當(dāng)風(fēng)流過葉片時(shí)，由于空氣動(dòng)力的效應(yīng)帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，葉輪透
過主軸連結(jié)齒輪箱，經(jīng)過齒輪箱(或增速機(jī))加速后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。目前也有廠商推出無齒
輪箱式機(jī)組，可降低震動(dòng)、噪音，提高發(fā)電效率，但成本相對(duì)較高。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)并不能將所有流經(jīng)的風(fēng)力能源轉(zhuǎn)換成電力，理論上最高轉(zhuǎn)換效率約為59%，
實(shí)際上大多數(shù)的葉片轉(zhuǎn)換風(fēng)能效率約介于30-50%之間，經(jīng)過機(jī)電設(shè)備轉(zhuǎn)換成電能后的總輸
出效率約為20-45%。一般市場(chǎng)上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)風(fēng)速約為2.5-4 米/秒，于風(fēng)速12-15 米
/秒時(shí)達(dá)到額定的輸出容量。當(dāng)風(fēng)速更高時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制機(jī)構(gòu)將電力輸出穩(wěn)定在額定
容量左右，為避免過高的風(fēng)速損壞發(fā)電機(jī)，大多于風(fēng)速達(dá)20-25 米/秒范圍內(nèi)停機(jī)。一般采
用旋角節(jié)制或失速節(jié)制方式來調(diào)節(jié)葉片之氣動(dòng)性能及葉輪的輸出。依據(jù)目前的技術(shù)，3 米/
秒左右的風(fēng)速(微風(fēng)的程度)便可以進(jìn)行發(fā)電。但在進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)評(píng)估時(shí)，通常要求離地10 米高
的年平均風(fēng)速達(dá)到5-5.5 米/秒以上。
風(fēng)機(jī)葉片從風(fēng)的流動(dòng)獲得的能量與風(fēng)速的三次方成正比。風(fēng)速之外，葉輪直徑?jīng)Q定了可
擷取風(fēng)能的多寡，約與葉輪直徑平方成正比。葉片的數(shù)量也會(huì)影響到風(fēng)機(jī)的輸出。一般來說，
2 葉、3 葉風(fēng)機(jī)效率較高，力矩較低，適用于發(fā)電。此外?，F(xiàn)代風(fēng)機(jī)的葉片多采用機(jī)翼的翼
型。
近年來，風(fēng)電機(jī)組技術(shù)改進(jìn)的主要方向是降低制造成本、提高單機(jī)容量、提高風(fēng)能轉(zhuǎn)換
效率、自動(dòng)控制等。主流風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量為600-2000 千瓦，容量越大，發(fā)電效率越高，
技術(shù)難度越大。目前，國內(nèi)單機(jī)容量750-2000 千瓦的機(jī)組最受歡迎。國外正在開發(fā)、應(yīng)用
的機(jī)組單機(jī)容量是3000-5000 千瓦。2003 年，德國Enercon 公司安裝了第一臺(tái)4500 千瓦的
風(fēng)電機(jī)組樣機(jī)。
目前商用大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它由風(fēng)輪、增速齒輪箱、發(fā)電機(jī)、偏
航裝置、控制系統(tǒng)、塔架等部件所組成。風(fēng)輪的作用是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，它由氣動(dòng)性能
優(yōu)異的葉片（目前商業(yè)機(jī)組一般為2—3 個(gè)葉片）裝在輪轂上所組成，低速轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)輪通過
傳動(dòng)系統(tǒng)由增速齒輪箱增速，將動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)。上述這些部件都安裝在機(jī)艙平面上，整
個(gè)機(jī)艙由高大的搭架舉起，由于風(fēng)向經(jīng)常變化，為了有效地利用風(fēng)能，必須要有迎風(fēng)裝置，
它根據(jù)風(fēng)向傳感器測(cè)得的風(fēng)向信號(hào)，由控制器控制偏航電機(jī)，驅(qū)動(dòng)與塔架上大齒輪咬合的小
齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)艙始終對(duì)風(fēng)。
風(fēng)電機(jī)組的功率調(diào)節(jié)有兩種方式，一種是失速調(diào)節(jié)，另一種是變槳距調(diào)節(jié)—即葉片可以繞葉
片上的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，改變?nèi)~片氣動(dòng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)；整臺(tái)機(jī)組由電控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視與控制，
可以實(shí)現(xiàn)無人操作管理。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要包括水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)等。其中，水平軸式風(fēng)力發(fā)
電機(jī)是目前技術(shù)最成熟、生產(chǎn)量最多的一種形式。它由風(fēng)輪、增速齒輪箱、發(fā)電機(jī)、偏航裝
置、控制系統(tǒng)、塔架等部件所組成。風(fēng)輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，低速轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)輪通過傳動(dòng)系
統(tǒng)由增速齒輪箱增速，將動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)。整個(gè)機(jī)艙由高大的塔架舉起，由于風(fēng)向經(jīng)常變
化，為了有效地利用風(fēng)能，還安裝有迎風(fēng)裝置，它根據(jù)風(fēng)向傳感器測(cè)得的風(fēng)向信號(hào)，由控制
器控制偏航電機(jī)，驅(qū)動(dòng)與塔架上大齒輪嚙合的小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)艙始終對(duì)風(fēng)。
風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)（簡(jiǎn)稱風(fēng)電場(chǎng)），是將多臺(tái)大型并網(wǎng)式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝在風(fēng)能資源好的場(chǎng)地，
按照地形和主風(fēng)向排成陣列，組成機(jī)群向電網(wǎng)供電。風(fēng)力發(fā)電機(jī)就像種莊稼一樣排列在地面
上，故形象地稱為“風(fēng)力田”。風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)于20 世紀(jì)80 年代初在美國的加利福尼亞州興起，
目前世界上最大的風(fēng)電場(chǎng)是洛杉磯附近的特哈查比風(fēng)電場(chǎng)，裝機(jī)容量超過50 萬千瓦，年發(fā)電量為14 億千瓦·時(shí)，約占世界風(fēng)力發(fā)電總量的23％。
風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)越性可歸納為三點(diǎn)：第一，建造風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的費(fèi)用低廉，比水力發(fā)電廠、
火力發(fā)電廠或核電站的建造費(fèi)用低得多；第二，不需火力發(fā)電所需的煤、油等燃料或核電站
所需的核材料即可產(chǎn)生電力，除常規(guī)保養(yǎng)外，沒有其他任何消耗；第三，風(fēng)力是一種潔凈的
自然能源，沒有煤電、油電與核電所伴生的環(huán)境污染問題。
風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)輪與紙風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)原理一樣，但是，風(fēng)輪葉片具有比較合理的形狀。
為了減小阻力，其斷面呈流線型。前緣有很好的圓角，尾部有相當(dāng)尖銳的后緣，表面光
滑，風(fēng)吹來時(shí)能產(chǎn)生向上的合力，驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪很快地轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于功率較大的風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，
風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速是很低的，而與之聯(lián)合工作的機(jī)械，轉(zhuǎn)速要求較高，因此必須設(shè)置變速箱，
把風(fēng)輪轉(zhuǎn)速提高到工作機(jī)械的工作轉(zhuǎn)速。風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)只有當(dāng)風(fēng)垂直地吹向風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)面
時(shí)，才能發(fā)出最大功率來，由于風(fēng)向多變，因此還要有一種裝置，使之在風(fēng)向變化時(shí)，
保證風(fēng)輪跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)對(duì)淮風(fēng)向，這就是機(jī)尾的作用。風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)是多種工作機(jī)械的
原動(dòng)機(jī)。利用它帶動(dòng)水泵和水車，就是風(fēng)力提水機(jī)；帶動(dòng)碾米機(jī)，就是風(fēng)力碾米機(jī)；此類機(jī)械統(tǒng)稱為風(fēng)能的直接利用裝置。帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的就叫風(fēng)力發(fā)電機(jī)。它們均由兩大部分
組成，一部分是風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)本體和附件，是把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置；另一部分是電
氣部分，包括發(fā)電機(jī)及電氣裝置，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并可靠地提供給用戶。小風(fēng)力
發(fā)電機(jī)的容量不大，功率一般從幾瓦到幾千瓦，大都具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，搬運(yùn)方便的優(yōu)點(diǎn)。
按風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的連接方式分，有變速連接的和直接連接的兩種。
在風(fēng)能的利用中，蓄能是一個(gè)重要的問題。特別是對(duì)于風(fēng)力發(fā)電，在很大程度上，
其生命力由蓄能裝置（如蓄電池）的可靠程度來決定。有了蓄能裝置，在有風(fēng)的時(shí)候，
把多余的能量?jī)?chǔ)存起來；在無風(fēng)時(shí)，輸出應(yīng)用。各種蓄能方式的研究是風(fēng)能利用的一個(gè)
急待解決的重要任務(wù)。

上樓回答的很好，只是較大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是直接輸出交流電的。另就是，上樓所說的增速，應(yīng)為調(diào)速機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)速超過限制時(shí)為減速，低于下限時(shí)增速

風(fēng)輪上裝有3葉片來吸收風(fēng)能，風(fēng)輪帶動(dòng)主軸（低速軸）轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸帶動(dòng)齒輪箱轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪箱經(jīng)過齒輪比轉(zhuǎn)換，將低速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為高速轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪箱帶動(dòng)高速軸轉(zhuǎn)動(dòng)，高速軸再連接上發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時(shí)通過變頻器控制輸出電流的穩(wěn)定。