風(fēng)力發(fā)電簡述

風(fēng)力發(fā)電概述風(fēng)的能量是由太陽輻射能轉(zhuǎn)化來的，太陽每小時輻射地球的能量是174,423,000,000MW,換句話說，地球每小時接受了1.74X1011MW的能量。太陽的輻射造成地球表面受熱不均，引起大氣層中壓力分布不均，空氣沿水平方向運動形成風(fēng)。風(fēng)能大約占太陽提供總能量的百分之一或二，太陽輻射能量中的一部分被地球上的植物轉(zhuǎn)換成生物能，而被轉(zhuǎn)化的風(fēng)能總量大約是生物能的50?100倍。全球的風(fēng)能約為2.74x109MW，其中可利用的風(fēng)能為2.0x107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。我國10米高度層的風(fēng)能資源總儲量為32.26億kW，其中實際可開發(fā)利用的風(fēng)能資源儲量為2.53億kW。而據(jù)估計，中國近海風(fēng)能資源約為陸地的3倍，所以，中國可開發(fā)風(fēng)能資源總量約為10億千瓦。其中青海、甘肅、新疆和內(nèi)蒙可開發(fā)的風(fēng)能儲量分別為1143萬kW、2421萬kW、3433萬kW和6178萬kW，是中國大陸風(fēng)能儲備最豐富的地區(qū)。風(fēng)能是一種干凈的自然能源，沒有常規(guī)能源（如煤電，油電）與核電會造成環(huán)境污染的問題。平均每裝一臺單機容量為1MW的風(fēng)能發(fā)電機，每年可以減排2000噸二氧化碳（相當(dāng)于種植1平方英里的樹木）、10噸二氧化硫、6噸二氧化氮。風(fēng)能產(chǎn)生1兆瓦小時的電量可以減少0.8到0.9噸的溫室氣體，相當(dāng)于煤或礦物燃料一年產(chǎn)生的氣體量。而且風(fēng)機不會危害鳥類和其它野生動物。在常規(guī)能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下，風(fēng)能作為一種高效清潔的新能源有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。風(fēng)電技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)品質(zhì)量可靠，可用率已達(dá)95%以上，已是一種安全可靠的能源，風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟性日益提高，發(fā)電成本已接近煤電，低于油電與核電，若計及煤電的環(huán)境保護(hù)與交通運輸?shù)拈g接投資，則風(fēng)電經(jīng)濟性將優(yōu)于煤電。風(fēng)力發(fā)電場建設(shè)工期短，單臺機組安裝僅需幾周，從土建、安裝到投產(chǎn)，只需半年至一年時間，是煤電、核電無可比擬的。投資規(guī)模靈活，有多少錢裝多少機。對沿海島嶼，交通不便的邊遠(yuǎn)山區(qū)，地廣人稀的草原牧場，以及遠(yuǎn)離電網(wǎng)和近期內(nèi)電網(wǎng)還難以達(dá)到的農(nóng)村、邊疆來說，可作為解決生產(chǎn)和生活能源的一種有效途徑。中國風(fēng)力資源分布如下圖：由于風(fēng)電市場的擴大、風(fēng)電機組產(chǎn)量和單機容量的增加以及技術(shù)上的進(jìn)步，使風(fēng)電機組每kW的生產(chǎn)成本在過去近20年中穩(wěn)定下降。以美國為例，風(fēng)力發(fā)電的成本降低了80%。上世紀(jì)80年代安裝第一批風(fēng)力發(fā)電機時，每發(fā)一度電的成本為30美分，而現(xiàn)在只需4美分。另一方面，由于風(fēng)電機組設(shè)計和工藝的改進(jìn)（如葉片翼型改進(jìn)等），性能和可靠性提高，加上塔架高度增加以及風(fēng)場選址評估方法的改進(jìn)等，使風(fēng)電機組的發(fā)電能力有相當(dāng)大的增長，每平方米葉輪掃掠面積的年發(fā)電量從80年代初期的400?500kW.h提高到目前的1000kW.h以上。一臺標(biāo)準(zhǔn)的600kW風(fēng)力發(fā)電機，當(dāng)各種條件都是最佳狀態(tài)時，每年可發(fā)電約2000萬kW.h，即每平方米葉輪掃掠面積的年發(fā)電量可達(dá)1400?1500kWh。目前風(fēng)電場的容量系數(shù)（即一年的實際發(fā)電量除以裝機額定功率與一年8760小時的乘積）一般約為0.25?0.35。綜合上述史以及風(fēng)電場的風(fēng)力資源、規(guī)模、運行維護(hù)成本和融資因素（如貸款利率、償還期等），目前在較好的風(fēng)場，風(fēng)力發(fā)電的成本約為4美分/kW.h左右，已具備與火電競爭的能力。從風(fēng)電場的造價方面看，中國風(fēng)電場的造價比歐洲高，基本上是歐洲5年前的水平，單位kW平均造價為8500元/kW左右，建設(shè)一座裝機10萬kW的風(fēng)電場，成本大約在8億到10億元之間，而同樣規(guī)模的火電廠成本約為5億元左右，水電站為7億元左右。當(dāng)然，獨立運行的非并網(wǎng)班車風(fēng)電系統(tǒng)，由于需要蓄電池和逆變器等，同時容量系數(shù)較小，所以發(fā)電成本比并網(wǎng)型機組要高。風(fēng)力發(fā)電場（簡稱風(fēng)電場），是將多臺大型并網(wǎng)式的風(fēng)力發(fā)電機安裝在風(fēng)能資源好的場地，按照地形和主風(fēng)向排成陣列，組成機群向電網(wǎng)供電。風(fēng)力發(fā)電機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)電場于20世紀(jì)80年代初在美國的加利福尼亞州興起，現(xiàn)在被全世界大力發(fā)展風(fēng)電的各個國家廣泛采用。風(fēng)電場的風(fēng)力發(fā)電機相互之間需要有足夠的距離，以免造成過強的湍流相互影響，或由于“尾流效應(yīng)”而嚴(yán)重減低后排風(fēng)電機的功率輸出。為了配合運送大型設(shè)備（特別是葉片）至U安裝現(xiàn)場，須要建設(shè)道路。另外亦須要建設(shè)輸電線，把風(fēng)電場的輸出連接到電網(wǎng)接入點。蒂哈查皮山口風(fēng)力發(fā)電場，美國-南加州TehachapiPassWindFarms-SouthernCalifornia,USA.Nameplatecapacity:562MW

米德爾格倫登(Middelgrunden)海上風(fēng)車園(風(fēng)電場)位于距丹麥哥本哈根市中心幾公里的海面上，風(fēng)機通過海底電纜與3.5公里以外的Amager電廠的變壓器相連。Nameplatecapacity:40MW

中國新疆達(dá)坂城風(fēng)力發(fā)電場達(dá)坂城風(fēng)力發(fā)電廠年風(fēng)能蘊藏量為250億千瓦每小時，可利用總電能為75億千瓦每小時，可裝機容量為2500兆瓦，目前，這里的總裝機容量為125兆瓦。單機1.2兆瓦。將風(fēng)機槳葉吊上50多米高的塔筒中、外風(fēng)電的發(fā)展將風(fēng)機槳葉吊上50多米高的塔筒世界風(fēng)電發(fā)展目前，風(fēng)能的利用主要是發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電在新能源和可再生能源行業(yè)中增長最快，年增達(dá)35%,美國、意大利和德國年增長更是高達(dá)50%以上。德國風(fēng)電已占總發(fā)電量的3%,丹麥風(fēng)電己超過總發(fā)電量的10%。由于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相對成熟，許多國家投入較大、發(fā)展較快，使風(fēng)電價格不斷下降，目前風(fēng)力發(fā)電成本0.4?0.7元/kWh，若考慮環(huán)保和地理因素，加上政府稅收優(yōu)惠和相關(guān)支持，在有些地區(qū)已可與火電等能源展開競爭。風(fēng)力發(fā)電機容量從100W?5MW，有許多種規(guī)格。中小型風(fēng)機多離網(wǎng)獨立運行，中大型機組多組成風(fēng)電場或風(fēng)力田并網(wǎng)發(fā)電。目前，并網(wǎng)發(fā)電以850KW?1500KW為主導(dǎo)機組，也有少量3?5MW機組投入使用，最大的試運行機組單機容量已達(dá)5MW。美國已研制出7MW的風(fēng)力發(fā)電機，英國正在研制10MW的風(fēng)力發(fā)電機?，F(xiàn)在，不僅把風(fēng)電場建在內(nèi)陸、島嶼和海岸，英國、荷蘭等一些歐洲國家經(jīng)驗表明，將風(fēng)電場建在海上，經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益更加明顯。截止到2008年12月底，全球的總裝機容量已經(jīng)超過了1.2億kW。2008年，全球風(fēng)電增長速度達(dá)到28.8%，新增裝機容量達(dá)到2700萬kW，同比增長36%。2008年，歐洲、北美和亞洲仍然是世界風(fēng)電發(fā)展的三大主要市場，三大區(qū)域新增裝機分別是：887.7、888.1和858.9萬kW，占世界風(fēng)電裝機總?cè)萘康?0%以上。從國別來看，美國超過德國，躍居全球風(fēng)電裝機首位，同時也成為第二個風(fēng)電裝機容量超過2000萬kW的風(fēng)電大國。中國風(fēng)電發(fā)展依然強勁，2008年是連續(xù)第四年年度新增裝機翻番，初步計算，實現(xiàn)風(fēng)電裝機容量1221萬千瓦，超過印度，成為亞洲第一、世界第四的風(fēng)電大國，同時躋身世界風(fēng)電裝機容量超千萬千瓦的風(fēng)電大國行列。世界風(fēng)電快速發(fā)展主要推動力是能源安全與氣候變化。在歐洲和美國風(fēng)電成為新增容量最快和容量最大的發(fā)電電源之一，其中美國風(fēng)電裝機占其新增發(fā)電裝機容量的40%以上，歐盟27國風(fēng)電裝機占其新增發(fā)電裝機容量的35%以上，成為重要的替代能源，為能源供應(yīng)安全和能源來源多樣化提供了技術(shù)保障。同時，風(fēng)電也是成本最低的溫室氣體減排技術(shù)之一。2008年底全球的總裝機容量突破1.2億kW，相當(dāng)于每年產(chǎn)生發(fā)電量約2600億kW.h，減排1.58億噸CO2。中國風(fēng)電發(fā)展我國政府將風(fēng)力發(fā)電作為改善能源結(jié)構(gòu)、應(yīng)對氣候變化和能源安全問題的主要替代能源技術(shù)之一。2007年制訂了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，并確定了2010年和2020年風(fēng)電裝機容量分別達(dá)到1000萬kW和3000萬kW的目標(biāo)，制定了風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化相關(guān)政策。2008年中國除臺灣省外累計風(fēng)電機組11600臺，裝機容量約1215.2萬kW(已超過了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》1000萬kW的發(fā)展目標(biāo))，分布在24個省(市、區(qū))，比前一年增加了重慶、江西和云南等三個省市，裝機超過100萬kW的有內(nèi)蒙古、遼寧、河北和吉林等四個省區(qū)。與2007年累計裝機590.6萬kW相比，2008年累計裝機增長率為106%。2008年風(fēng)電上網(wǎng)電量約120億kW.h。機組容量從30kW到2000kW,近年新建機組以1500?2000kW機組為主。2008年，中國新增裝機容量達(dá)到630萬kW,使得中國的總裝機容量再次翻番達(dá)到1200萬kW,提前兩年實現(xiàn)了國家發(fā)改委提出的2010年實現(xiàn)風(fēng)電裝機1000萬kW的規(guī)劃發(fā)展目標(biāo)。為了應(yīng)對金融危機，中國政府把發(fā)展風(fēng)電作為改善能源結(jié)構(gòu)的重要手段和新的經(jīng)濟增長點。在2008年召開的全國能源工作會議上，國家能源局明確提出，我國風(fēng)能資源豐富，具有良好的開發(fā)利用前景。要促進(jìn)我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，加強風(fēng)電建設(shè)管理，不斷完善政策，堅持以風(fēng)電特許權(quán)方式建設(shè)大型風(fēng)電場，推動風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化，逐步建立我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)體系。按照“融入大電網(wǎng)，建設(shè)大基地”的要求，從2009年起，國家將力爭用10多年時間在甘肅、內(nèi)蒙古、河北、江蘇等地形成幾個上千萬千瓦級的風(fēng)電基地。到2008年底，中國累計風(fēng)電裝機容量達(dá)到1215.2萬kW，過去10年的年平均增長速度達(dá)到46%。中國在風(fēng)電裝機容量的世界排名中，2004年居第10位，2008年躍居第4位，并有望成為世界最大的風(fēng)電市場。按照中國資源綜合利用協(xié)會可再生能源專業(yè)委員會的估計，2010年，中國風(fēng)電有望超過歐、美，成為世界風(fēng)電第一大國，可能達(dá)到或超過3000萬kW，提前10年達(dá)到中國政府確定的風(fēng)電2020年發(fā)展目標(biāo)，2020年有望實現(xiàn)1億kW或1.2億kW的風(fēng)電裝機容量。風(fēng)電在節(jié)約能源、緩解中國電力供應(yīng)緊張的形勢、降低長期發(fā)電成本、減少能源利用造成的大氣污染和溫室氣體減排等方面做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)，開始大有作為。同時利用“資源無盡、成本低廉”的風(fēng)能對于改變我國能源短缺現(xiàn)狀具有重要的戰(zhàn)略意義，我國風(fēng)能資源豐富，10m以下低空的風(fēng)電資源約為10億kW（內(nèi)陸2.53億kW，沿海估計為7.5億kW），擴展到50?60m以上高空，風(fēng)力資源將至少擴展一倍，可望有20億?25億kW。如果能開發(fā)出其中的2/3,將能提供15億kW的電力，再加上約5億kW的水電，就能大幅度補充2020年后所需電力的份額。風(fēng)能及其利用風(fēng)的能量指的是風(fēng)的動能，是指風(fēng)所負(fù)載的能量，特定質(zhì)量的空氣的動能可以用下列公式計算。E=—mv22風(fēng)能的利用主要就是將它的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，因此計算風(fēng)能的大小也就是計算氣流所具有的動能。在單位時間內(nèi)流過垂立于風(fēng)速截向積A（m2）的風(fēng)能，即風(fēng)功率為E=1pv3A（1）2式中：E為風(fēng)能，單位為W；p為空氣密度，kg：，m3，一般取1.225kg：：m3；v為風(fēng)速，m：s。在海平面高度和攝氏15度的條件下，干空氣的密度為1.225千克/立方米?？諝饷芏入S氣壓和溫度而變。隨著高度的升高，空氣密度將會下降。由式（1），可以看出，風(fēng)能大小與氣流通過的面積和空氣密度成正比，和氣流速度的立方成正比。實際上，風(fēng)輪只能提取風(fēng)的能量中的一部分，而非全部。在風(fēng)能計算中，最重要的是風(fēng)速，風(fēng)速取值準(zhǔn)確與否對風(fēng)能的估計有決定性影響。如風(fēng)速大1倍，風(fēng)能可大8倍風(fēng)功率密度是氣流垂直通過單位截面積（風(fēng)輪面積）的風(fēng)能，它是表征一個地方風(fēng)能資源多少的指標(biāo)。將式（1）除以相應(yīng)的面積A，當(dāng)A=l時，便得到風(fēng)功率密度公式，也稱風(fēng)能密度公式，即TOC\o"1-5"\h\zE=—pv3W：m2（2）由于風(fēng)速是一個隨機性很大的量，必須通過一定時間長度的觀測來了解它的平均狀況。因此，在一段時間長度內(nèi)的平均風(fēng)能密度，可以將上式對時間積分后平均，即—1「71小、?=—j—pv3dt（3）式中：w為平均風(fēng)能，W；T為總時數(shù)，h。風(fēng)力機需要根據(jù)一個確定的風(fēng)速來確定風(fēng)力機的額定功率，這個風(fēng)速稱為額定風(fēng)速。在這種風(fēng)速下，風(fēng)力機功率達(dá)到最大。在風(fēng)力工程中，將風(fēng)力機開始運行做功時的這個風(fēng)速稱為啟動風(fēng)速或切入風(fēng)速。當(dāng)風(fēng)速大到某一極限時，風(fēng)力機就有損壞的危險，必須停止運行，這一風(fēng)速稱為停機風(fēng)速或切出風(fēng)速。因此，在統(tǒng)計風(fēng)速資料計算風(fēng)能潛力時，必須考慮這兩個因素。通常將切入風(fēng)速到切出風(fēng)速之間的風(fēng)能稱有效風(fēng)能。有效風(fēng)能密度是有效風(fēng)能范圍內(nèi)的風(fēng)能平均密度。風(fēng)力發(fā)電基本原理3.1典型風(fēng)力發(fā)電機各部件介紹以目前使用最為廣泛的水平軸風(fēng)力發(fā)電機為例關(guān)于其結(jié)構(gòu)作一介紹，它主要由葉輪，調(diào)速或限速裝置，偏航系統(tǒng)，傳動機構(gòu)，發(fā)電機系統(tǒng)，塔架等組成。葉輪：風(fēng)力機區(qū)別于其他機械的最主要特征就是葉輪。葉輪一般由2?3個葉片和輪轂所組成，其功能是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械能。除小型風(fēng)力機的葉片部分采用木質(zhì)材料外，中、大型風(fēng)力機的葉片都采用玻璃纖維或高強度復(fù)合材料制成。風(fēng)力機葉片都要裝在輪轂上。輪轂是葉輪的樞紐，也是葉片根部與主軸的連接件。所有從葉片傳來的力，都通過輪轂傳遞到傳動系統(tǒng)，再傳到風(fēng)力機驅(qū)動的對象。同時輪轂也是控制葉片槳距（使葉片作俯仰轉(zhuǎn)動）的所在。輪轂的作用是連接葉片和低速軸，要求能承受大的，復(fù)雜的載荷。中小型風(fēng)機常采用剛性連接，兆瓦級風(fēng)力機常采用蹺蹺板連接方式。調(diào)速或限速裝置：在很多情況下，要求風(fēng)力機不論風(fēng)速如何變化轉(zhuǎn)速總保持恒定或不超過某一限定值，為此目的而采用了調(diào)速或限速裝置。當(dāng)風(fēng)速過高時，這些裝置還用來限制功率，并減小作用在葉片上的力。調(diào)速或限速裝置有各種各樣的類型，但從原理上來看大致有三類，一類是使葉輪偏離主風(fēng)向，另一類是利用氣動阻力，第三類是改變?nèi)~片的槳距角。偏航系統(tǒng)：為了讓葉輪能自然地對準(zhǔn)風(fēng)向，通常風(fēng)機都會采用調(diào)向裝置，對大型風(fēng)力發(fā)電機組而言，一般采用的是電動機驅(qū)動的風(fēng)向跟蹤系統(tǒng)。整個偏航系統(tǒng)由電動機及減速機構(gòu)、偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)和扭纜保護(hù)裝置等部分組成。偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括風(fēng)向標(biāo)和偏航系統(tǒng)調(diào)節(jié)軟件。風(fēng)向標(biāo)對應(yīng)每一個風(fēng)向都有一個相應(yīng)的脈沖輸出信號，通過偏航系統(tǒng)軟件確定其偏航方向和偏航角度，然后將偏航信號放大傳送給電動機，通過減速機構(gòu)轉(zhuǎn)動風(fēng)力機平臺，直到對準(zhǔn)風(fēng)向為止。

?發(fā)電機。斜角調(diào)節(jié)系統(tǒng)?超聲波風(fēng)傳感器。維修用吊車0帶變頻器的VMF頂部控制器Q斜角調(diào)節(jié)讖壓折0油/水泠卻器?齒輪箱?發(fā)電機。斜角調(diào)節(jié)系統(tǒng)?超聲波風(fēng)傳感器。維修用吊車0帶變頻器的VMF頂部控制器Q斜角調(diào)節(jié)讖壓折0油/水泠卻器?齒輪箱。主軸償葉片輪殼但葉片軸承作葉片帥風(fēng)＜輪禎定系統(tǒng)?轅壓控制單元小扭矩育心機觸底座賴碟式機械制動器。偏航齒輪所復(fù)合型碟式偶合器傳動系統(tǒng)：風(fēng)機的傳動系統(tǒng)一般包括低速軸、高速軸、齒輪箱、聯(lián)軸節(jié)和制動器等。但不是每一種風(fēng)機都必須具備所有這些環(huán)節(jié)。有些風(fēng)機的輪轂直接連接到齒輪箱上，不需要低速傳動軸。也有一些風(fēng)機設(shè)計成無齒輪箱的，葉輪直接連接到發(fā)電機。葉輪葉片產(chǎn)生的機械能由機艙里的傳動系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機，它包括一個齒輪箱、離合器和一個能使風(fēng)力機在停止運行時的緊急情況下復(fù)位的剎車系統(tǒng)。齒輪箱用于增加葉輪轉(zhuǎn)速，從20~50轉(zhuǎn)/分到1000?1500轉(zhuǎn)/分，后者是驅(qū)動大多數(shù)發(fā)電機所需的轉(zhuǎn)速。齒輪箱可以是一個簡單的平行軸齒輪箱，其中輸出軸是不同軸的，或者它也可以是較昂貴的一種，允許輸入、輸出軸共線，使結(jié)構(gòu)更緊湊。傳動系統(tǒng)要按輸出功率和最大動態(tài)扭矩載荷來設(shè)計。由于葉輪功率輸出有波動，一些設(shè)計者試圖通過增加機械適應(yīng)性和緩沖驅(qū)動來控制動態(tài)載荷，這對大型的風(fēng)力發(fā)電機來說是非常重要的，因其動態(tài)載荷很大，而且感應(yīng)發(fā)電機的緩沖余地比小型風(fēng)力機的小。發(fā)電機系統(tǒng)：風(fēng)力發(fā)電包含了由風(fēng)能到機械能和由機械能到電能兩個能量轉(zhuǎn)換過程，發(fā)電機及其控制系統(tǒng)承擔(dān)了后一種能量轉(zhuǎn)換任務(wù)。恒速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)一般來說比較簡單，所采用的發(fā)電機主要有兩種，即同步發(fā)電機和鼠籠型感應(yīng)發(fā)電機。變速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)是20世紀(jì)70年代中期以后逐漸發(fā)展起來的一種新型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其主要優(yōu)點在于葉輪以變速運行，可以在很寬的風(fēng)速范圍內(nèi)保持近乎恒定的最佳葉尖速比，從而提高了風(fēng)力機的運行效率，從風(fēng)中獲取的能量可以比恒速風(fēng)力機高得多。此外，這種風(fēng)機在結(jié)構(gòu)上和實用中還有很多的優(yōu)越性。利用電力電子學(xué)是實現(xiàn)變速運行最佳化的最好方法之一，雖然與恒速恒頻系統(tǒng)相比可能使風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置的電氣部分變得較為復(fù)雜和昂貴，但電氣部分的成本在中、大型風(fēng)力發(fā)電機組中所占比例不大，因而發(fā)展中、大型變速恒頻風(fēng)電機組受到很多國家的重視。（恒速）同步發(fā)電機，優(yōu)點是勵磁系統(tǒng)可控制發(fā)電機的電壓和無功功率，發(fā)電機效率高。同步電機要通過同步設(shè)備的整步操作達(dá)到準(zhǔn)同步并網(wǎng)（并網(wǎng)困難），由于風(fēng)速變化大，以及同步發(fā)電機要求轉(zhuǎn)速恒定，風(fēng)力機必需裝有良好的變槳距調(diào)節(jié)機構(gòu)。（恒速）異步發(fā)電機，結(jié)構(gòu)簡單，堅固，造價低，異步發(fā)電機投入系統(tǒng)運行時，由于是靠轉(zhuǎn)差率來調(diào)節(jié)負(fù)荷，因此對機組的調(diào)節(jié)精度要求不高，不需要同步設(shè)備的整步操作，只要轉(zhuǎn)速接近同步速時就可并網(wǎng)，且并網(wǎng)后不會產(chǎn)生振蕩和失步。缺點是并網(wǎng)時沖擊電流幅值大，不能產(chǎn)生無功功率。塔架：風(fēng)力機的塔架除了要支撐風(fēng)力機的重量，還要承受吹向風(fēng)力機和塔架的風(fēng)壓，以及風(fēng)力機運行中的動載荷。它的剛度和風(fēng)力機的振動有密切關(guān)系。水平軸風(fēng)力發(fā)電機的塔架主要可分為管柱型和桁架型兩類，管柱型塔架可從最簡單的木桿，一直到大型鋼管和混凝土管柱。小型風(fēng)力機塔桿為了增加抗彎矩的能力，可以用拉線來加強。中、大型塔桿為了運輸方便，可以將鋼管分成幾段。一般圓柱形塔架對風(fēng)的阻力較小，特別是對于下風(fēng)向風(fēng)力機，產(chǎn)生紊流的影響要比桁架式塔架小。桁架式塔架常用于中小型風(fēng)力機上，其優(yōu)點是造價不高，運輸也方便。但這種塔架會使下風(fēng)向風(fēng)力機的葉片產(chǎn)生很大的紊流。3.2風(fēng)力發(fā)電機的工作原理與運行現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機采用空氣動力學(xué)原理，就像飛機的機翼一樣。風(fēng)并非“推”動風(fēng)輪葉片，而是吹過葉片形成葉片正反面的壓差，這種壓差會產(chǎn)生升力，令風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)并不斷橫切風(fēng)流。風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪并不能提取風(fēng)的所有功率。根據(jù)Betz定律（理想情況下風(fēng)能所能轉(zhuǎn)換成電能的極限比值為16/27，約為59.26%，是風(fēng)力發(fā)電中關(guān)于風(fēng)能利用效率的一條基本的理論，由德國物理學(xué)家AlbertBetz于1919年提出。），理論上風(fēng)電機能夠提取的最大功率，是風(fēng)的功率的59.26%。大多數(shù)風(fēng)電機只能提取風(fēng)的功率的40%或者更少。風(fēng)力發(fā)電機主要包含三部分：風(fēng)輪、機艙和塔桿。大型與電網(wǎng)聯(lián)接的風(fēng)力發(fā)電機的最常見的結(jié)構(gòu)，是橫軸式三葉片風(fēng)輪，并安裝在直立管狀塔桿上。葉輪葉片由復(fù)合材料制造。不像小型風(fēng)力發(fā)電機，大型風(fēng)電機的葉輪轉(zhuǎn)動相當(dāng)慢。比較簡單的風(fēng)力發(fā)電機是采用固定速度的。通常采用兩個不同的速度-在弱風(fēng)下用低速和在強風(fēng)下用高速。這些定速風(fēng)電機的感應(yīng)式異步發(fā)電機能夠直接發(fā)產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的交流電。比較新型的設(shè)計一般是可變速的（比如Vestas公司的V52-850千瓦風(fēng)電機轉(zhuǎn)速為每分鐘14轉(zhuǎn)到每分鐘31.4轉(zhuǎn)）。利用可變速操作，葉輪的空氣動力效率可以得到改善，從而提取更多的能量，而且在弱風(fēng)情況下噪音更低。因此，變速的風(fēng)電機設(shè)計比起定速風(fēng)電機，越來越受歡迎。機艙上安裝的感測器探測風(fēng)向，透過轉(zhuǎn)向機械裝置令機艙和葉輪自動轉(zhuǎn)向，面向來風(fēng)。葉輪的旋轉(zhuǎn)運動通過齒輪變速箱傳送到機艙內(nèi)的發(fā)電機（如果沒有齒輪變速箱則直接傳送到發(fā)電機）。在風(fēng)電工業(yè)中，配有變速箱的風(fēng)力發(fā)電機是很普遍的。不過，為風(fēng)電機而設(shè)計的多極直接驅(qū)動式發(fā)電機，也有顯著的發(fā)展。設(shè)於塔底的變壓器（或者有些設(shè)於機艙內(nèi)）可提升發(fā)電機的電壓到配電網(wǎng)電壓（香港的情況為11千伏）。所有風(fēng)力發(fā)電機的功率輸出是隨著風(fēng)力而變的。強風(fēng)下最常見的兩種限制功率輸出的方法（從而限制葉輪所承受壓力）是失速調(diào)節(jié)和斜角調(diào)節(jié)。使用失速調(diào)節(jié)的風(fēng)電機，超過額定風(fēng)速的強風(fēng)會導(dǎo)致通過葉片的氣流產(chǎn)生擾流，令葉輪失速。當(dāng)風(fēng)力過強時，葉片尾部制動裝置會動作，令葉輪剎車。使用斜角調(diào)節(jié)的風(fēng)電機，每片葉片能夠以縱向為軸而旋轉(zhuǎn)，葉片角度隨著風(fēng)速不同而轉(zhuǎn)變，從而改變?nèi)~輪的空氣動力性能。當(dāng)風(fēng)力過強時，葉片轉(zhuǎn)動至迎氣邊緣面向來風(fēng)，從而令葉輪剎車。葉片中嵌入了避雷條，當(dāng)葉片遭到雷擊時，可將閃電中的電流引導(dǎo)到地下去。目前，在我國得到廣泛使用的風(fēng)力發(fā)電機主要是水平軸式風(fēng)力發(fā)電機，水平軸式風(fēng)力發(fā)電機是目前技術(shù)最成熟、生產(chǎn)量最多的一種形式。它由葉輪、增速齒輪箱、發(fā)電機、偏航裝置、控制系統(tǒng)、塔架等部件所組成。從大的結(jié)構(gòu)劃分來說，風(fēng)力發(fā)電機可由葉輪和發(fā)電機兩部分構(gòu)成，空氣流動的動能作用在葉輪上，將動能轉(zhuǎn)換成機械能，從而推動葉輪旋轉(zhuǎn)。這樣就通過葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械能，低速轉(zhuǎn)動的葉輪通過傳動系統(tǒng)由增速齒輪箱增速，將動力傳遞給發(fā)電機，然后由高速轉(zhuǎn)動的機械能經(jīng)過電機轉(zhuǎn)變成電能。在這里齒輪箱可以將很低的葉輪轉(zhuǎn)速（600千瓦的風(fēng)機通常為27轉(zhuǎn)/分）變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉(zhuǎn)速（通常為1500轉(zhuǎn)/分）。同時也使得發(fā)電機易于控制，實現(xiàn)穩(wěn)定的頻率和電壓輸出。整個機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)向傳感器測得的風(fēng)向信號，由控制器控制偏航電機，驅(qū)動與塔架上大齒輪嚙合的小齒輪轉(zhuǎn)動，使機艙始終對風(fēng)（注：一般600千瓦的風(fēng)機機艙總重20多噸），所以偏航系統(tǒng)的作用就是可以使葉輪掃掠面積總是垂直于主風(fēng)向。風(fēng)力發(fā)電機的功率曲線在風(fēng)速很低的時候，風(fēng)電機風(fēng)輪會保持不動。當(dāng)?shù)竭_(dá)切入風(fēng)速時（通常每秒3到4米），風(fēng)輪開始旋轉(zhuǎn)并牽引發(fā)電機開始發(fā)電。隨著風(fēng)力越來越強，輸出功率會增加。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速時，風(fēng)電機會輸出其額定功率。之后輸出功率會保留大致不變。當(dāng)風(fēng)速進(jìn)一步增加，達(dá)到切出風(fēng)速的時候，風(fēng)電機會剎車，不再輸出功率，為免受損。風(fēng)力發(fā)電機的性能可以用功率曲線來表達(dá)。功率曲線是用作顯示在不同風(fēng)速下（切入風(fēng)速到切出風(fēng)速）風(fēng)電機的輸出功率。為特定地點選取合適的風(fēng)力發(fā)電機，一般方法是采用風(fēng)電機的功率曲線和該地點的風(fēng)力資料以進(jìn)行產(chǎn)電量估算。2)2)風(fēng)力發(fā)電機的額定輸出功率風(fēng)力發(fā)電機的額定輸出功率是配合特定的額定風(fēng)速設(shè)而定的。由于能量與風(fēng)速的立方成正比，因此，風(fēng)力發(fā)電機的功率會隨風(fēng)速變化會很大。同樣構(gòu)造和風(fēng)輪直徑的風(fēng)電機可以配以不同大小的發(fā)電機。因此兩座同樣構(gòu)造和風(fēng)輪直徑的風(fēng)電機可能有相當(dāng)不同的額定輸出功率值，這取決于它的設(shè)計是配合強風(fēng)地帶（配較大型發(fā)電機）或弱風(fēng)地帶（配較小型發(fā)電機）。風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運行模式的規(guī)模劃分風(fēng)能是一種波動不穩(wěn)定的能源，如果沒有儲能裝置或與其他發(fā)電裝置互補，風(fēng)力發(fā)電裝置本身難以提供連續(xù)穩(wěn)定的電能輸出。而大型風(fēng)機與電力網(wǎng)并網(wǎng)運行則可解決此問題。對應(yīng)于風(fēng)力發(fā)電機組的規(guī)模，通常有三種運行方式：（1）大、中型風(fēng)力發(fā)電機組（100kW以上）與電力網(wǎng)并網(wǎng)運行；（2）小型風(fēng)力發(fā)電機（10kW到100kW瓦）與柴油發(fā)電機或其他發(fā)電裝置并聯(lián)互補運行；（3）微型風(fēng)力發(fā)電機（10kW以下）主要采用直流發(fā)電系統(tǒng)并配合蓄電池儲能裝置獨立運行。所以，與就近的電力網(wǎng)并網(wǎng)，是風(fēng)電場最常見的運行方式選擇。風(fēng)力發(fā)電其固有的趨勢規(guī)律很適合并入電網(wǎng)系統(tǒng)，為電力網(wǎng)負(fù)載能力曲線起到填谷補償作用：其一，適合每日電力消耗的規(guī)律：典型的天氣模式是晚上風(fēng)小，白天風(fēng)比較大；其二，適合季節(jié)性電力消耗的規(guī)律：夏天的風(fēng)通常比冬天的風(fēng)弱；而電力消耗正好也是一般冬天比夏天來得大。（在寒冷的冬季，電力加熱和風(fēng)能結(jié)合是一種理想的方式，因為房屋寒冷降溫的狀況，是隨風(fēng)的速度變大而嚴(yán)重，而風(fēng)機電能的產(chǎn)生正好也隨風(fēng)速變大而增加。）風(fēng)場發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)時都應(yīng)該備有防孤島功能，當(dāng)附近一帶電網(wǎng)失去主要電力供應(yīng)時，自動把可再生能源發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)脫離。在直接并網(wǎng)的情況下，防孤島功能的作用，主要是避免風(fēng)場發(fā)電系統(tǒng)繼續(xù)向已經(jīng)失去主要電力供應(yīng)的電網(wǎng)部分提供電力，形成一個脫離主電網(wǎng)的“島嶼”。在間接并網(wǎng)的情況下，防孤島功能的作用，主要是避免風(fēng)場發(fā)電系統(tǒng)繼續(xù)向已經(jīng)失去主要電力供應(yīng)的場地配電系統(tǒng)提供電力。亦防止風(fēng)場發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)逆向施加電壓。防孤島功能的動作時間要求比較短，為了避免影響到電網(wǎng)里斷路器自動開關(guān)或者自動重合的動作。影響風(fēng)電項目投資收益的因素測風(fēng)在項目開發(fā)實踐中，測風(fēng)時間短，測風(fēng)點不具有代表性，都可能造成業(yè)