風力發(fā)電基礎知識

PAGEPAGE1風力發(fā)電基礎知識風力發(fā)電是一種利用風力輪轉驅動發(fā)電機發(fā)電的清潔能源。在當今世界上，風力發(fā)電已成為增量最快的新能源之一。本文將介紹風力發(fā)電的基礎知識，包括風能的來源、風力發(fā)電原理、風力發(fā)電的裝置和系統(tǒng)組成、風力發(fā)電的優(yōu)缺點以及風力發(fā)電的應用現(xiàn)狀。風能的來源風能是源于受太陽輻射加熱而形成的大氣不穩(wěn)定運動所產(chǎn)生的能量。地球上形成氣壓差的原因主要有：1.地球表面不同地方太陽輻射熱量不均，形成地表溫度差異；2.地球表面不同地方的升溫或降溫差異，引起氣體的熱脹冷縮；3.地球角度不同、地形起伏不一等因素也是產(chǎn)生氣壓差的原因之一。這些因素共同作用下，形成了地球大氣層內(nèi)所存在的氣壓差，風便是在氣壓差的作用下隨之產(chǎn)生的?？梢姡L是一種無限可再生的能源，更為重要的是，它是一種不會導致空氣污染和氣候變化的純凈能源。風力發(fā)電原理風力發(fā)電原理是利用風能，通過風輪旋轉帶動發(fā)電機，將機械能轉化成電能。風輪是風力發(fā)電的核心部件，也是直接吸納風能的部件，其具體工作原理是：當風吹過風輪葉片，葉片會受到風力的壓力，因而轉動，從而帶動機械構造旋轉，進而帶動發(fā)電機工作，發(fā)電機將機械能轉化為電能，并傳到發(fā)電網(wǎng)中。風能與風輪的相互作用力可以由以下公式表示：F=0.5xroxAxV2xCd其中，F(xiàn)表示葉片所受的主導力，單位是牛頓（N）；ro表示空氣密度，單位是千克/立方米（kg/m3）；A表示葉片投影面積，單位是平方米（m2）；V表示風速，單位是米/秒（m/s）；Cd表示葉片阻力系數(shù)。風速愈快、風輪葉片投影面積愈大，則風輪旋轉的動力愈大。風力發(fā)電的裝置和系統(tǒng)組成風力發(fā)電最常見的設備是風力發(fā)電機組，其主要由風輪、機組懸吊系統(tǒng)、發(fā)電機和葉片控制等幾部分組成。如果以風能轉化效率的大小來分類，風力發(fā)電機組可以分為兩種：水平軸風力發(fā)電機組和垂直軸風力發(fā)電機組。水平軸風力發(fā)電機組是以水平軸為旋轉軸心的旋轉式風力發(fā)電裝置，垂直軸風力發(fā)電機組是以垂直軸為旋轉軸心的裝置。在實際生產(chǎn)中，水平軸發(fā)電機組比較常見。風力發(fā)電系統(tǒng)包括風機控制系統(tǒng)、逆變器、發(fā)電變壓器和配電系統(tǒng)等，其中以風機控制系統(tǒng)是最為關鍵和系統(tǒng)最為復雜的。風機控制系統(tǒng)包括風速測量、機艙控制器、變槳控制器、風向測量等組成。風速測量主要是為了實時監(jiān)測風速情況，二是為了判斷是否需開啟或關閉槳葉，三是為了保證發(fā)電機的安全運行；機艙控制器的作用是調節(jié)風輪的轉速，保證穩(wěn)定運行；變槳控制器則是調節(jié)槳葉的角度，改變?nèi)~片的角度可調節(jié)風輪接收風的面積。風向測量則是為了更加準確地測量風向，以便于風輪的轉向等。風力發(fā)電的優(yōu)缺點風力發(fā)電具有很多的優(yōu)點，比如對環(huán)境友好、不會降低大氣質量、不會產(chǎn)生環(huán)境污染。此外，風力發(fā)電還具有以下幾方面的優(yōu)點：環(huán)境保護。不會排放二氧化碳以及其他有害氣體，不會產(chǎn)生任何污染物。資源可再生。風資源在全球較為普遍，不會耗竭。易于建設。建設方便、設備體積小、穩(wěn)定運行、安全環(huán)保。維護簡單。維護成本低、可靠性高、維護周期長。當然，風力發(fā)電也有不足之處，例如：風能資源的狀況會隨著天氣的變化而出現(xiàn)不確定性、設備需占用較大的土地等等。風力發(fā)電的應用現(xiàn)狀現(xiàn)在，風力發(fā)電已經(jīng)成為了世界上蓬勃發(fā)展的清潔能源之一。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2019年底，全球風力發(fā)電容量總計達到了651,000MW，占總裝機容量的6%。目前，歐洲已經(jīng)成為世界上最大的風力發(fā)電區(qū)域，特別是德國、西班牙、葡萄牙、意大利等國家，風能發(fā)電已經(jīng)占據(jù)所有發(fā)電源的很大比例。此外，北美、南美、亞洲的發(fā)展速度也十分迅猛。中國、美國、印度是風力發(fā)電裝機容量前三大的國家，中國