基于新能源风力发电原理相关知识概述

基于新能源风力发电原理相关知识概述

许冰冰 范琳

中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司 辽宁省沈阳市 110179

摘要：随着我国经济的发展带动了各行业的快速进步，同时能源消耗的总量也在不断增加，目前，我国已成为了能源生产和消费的大国，随之而来的能源污染、节能减排等问题也受到了社会各界的重视，因此调整能源结构、开发可再生能源是时代发展的必然趋势。根据我国自然环境的特点，风能是十分丰富的能源，因此开发风能对于改善环境、环境资源压力有着重要的作用。对此，本文主要探讨了新能源风力发电的相关知识，希望能为我国资源开发提供理论参考。

关键词：新能源；风力发电；原理；相关知识

一、引言

随着我国经济的不断发展，能源消耗的总量也在不断增加，目前我国经济发展已呈现出新的阶段性特点，在我国成为能源生产、消费大国的背景下，我国粗放型的经济发展正面临着能源供应不足的问题，同时还存在着能源利用效率低、对环境破坏大的特点，我国节能减排的压力也十分大。作为经济社会发展的基础，能源会对社会经济的发展产生重要影响，随着人民生活水平的提高，对于能源消耗的量也在不断增加，对于经济社会制约的问题也日益突出。为了满足人们日益增长的能源的需求，需要不断提高能源的利用效率，调整能源结构，进行新能源的开发。根据我国的地形特点，我国风力资源丰富，只要加以利用就能为我国发展提供大量的资源，为我国经济的发展提供巨大的动力。

二、新能源风力发电的原理

风力发电机主要包括了低速轴、高速轴、风轮叶片、风速仪等部件，其发电的主要原理是将风力转化为机械能，在通过特定的装置将机械能转化为电能输出，在利用风力发电的过程中，首先通过风力带动风机叶片转动，从而使发电机内部线圈切割磁场，最终产生电流，产生的电流能够通过一定的装置存储起来，需要时再投入使用。风力发电机中风轮的主要作用是将风能并根据风向调节风轮的风向，实现风能利用的最大化，风力发电机的高度主要是由周围的地势和风轮的大小决定，塔架是连接支撑风轮和发电机的支架，是保证风力发电机正常运行的前提，发电机的作用就是将机械能转化为电能。

通常情况下，容量较小的风力机主要采用垂直轴，容量较大的风力机多采用水平轴，还可以对其进行更细的划分，在了解桨叶和轮毂的基础上，根据桨叶和轮毂是否固定的特点可以将其划分为定桨距风力机和变桨距风力机，定桨距风力机的轮毂与桨叶之间的连接是固定，不能根据风速的大小进行桨距角的调节，而变桨距风力机中轮毂与桨叶之间的连接是不固定的，因此可以对桨距角进行调节，对风力机的输出功率进行调整。目前我国大部分的风力机都采用的是变桨距风力机，而不管是变桨距风力机还是定桨距风力机都属于水平轴风力机。

在风力发电机的构造中，需要确定重要参量，其中叶尖速比指的是风轮叶片尖端与风速之间的比值，其大小会对风机功率系数产生重要影响，而风机的叶尖速比可以通过选择不同风轮的翼型和叶片数来改变。风机组的功率调节会对风力发电系统产生一定影响，主要包括了变桨距失速调节、定桨距失速调节以及主动失速调节三种方式，其中变桨距调节是通过改变桨距角来调整风能的转化效率，在保证风机输出功率平稳的基础上最大程度上提高风能的转化效率。定桨距失速调节固定了风机叶片和轮毂，因此叶片顶角不能进行相应的调整，结构相对简单，其输出功率会随着风速变化而变化，因此在低风速下的功率较低。通过叶片主动失速来调节输出功率的方式就是主动失速调节，当风速超过额定风速时，变桨系统能通过增加叶片攻角使叶片失速，从而降低风轮的功率，当风速低于额定风速使，可以通过控制系统提高额定功率。

三、风力系统变换器

风力系统的变换器主要包括了交-交变换器、交-直-交变换器以及矩阵变换器三种，其中矩阵变换器也在交-交变换器的范围内，但与传统的交-交变换器存在差异，能够随意调节输入功率和输出功率，具有较大的自由度，同时矩阵变换器的体积较小，安装较为方便，但是其使用过程中存在一些不足，需要使用较多的辅助软件，同时需要的功率器件较多，其控制难度相对较大，需要进行相应的实验，才能促进其功能的完善，因此还未在实际中得到应用。交-交变换器的输出电压较为特殊，由一些电压波头组成，因此在使用情况下，具有较多的低次谐波，会产生较严重的环境污染，同时对电能各个方面效率产生不利影响，因此电力输入和输出的特性很难得到理想的效果。对于交-直-交变换器来说，目前主要适应的是交-直-交型双PWM型变换器，在双PWM型变换器中主要是通过对矢量的控制实现无功功率的调节。例如，网侧变换器能够在能量双向流动的基础上，保持直流母线电压的恒定，同时实现网侧功率因数的有效调节，同传统的交-直-交变换器相比，双PWM型变换器的性能更好，输入、输出的特性更佳，产生的谐波的更低。随着相关技术的不断发展，各种变换器的性能不断提高，在风力系统中的应用也不断深入。

四、我国新能源风力发电的发展趋势

虽然我国风力发电得到了良好的发展，相关技术的研究也在不断深入，但是目前我国风力发电技术还存在很多的不足，需要在明确发电原理的基础上，采取相应的解决措施，才能促进风力发电的不断发展。为了优化风力产业结构，需要加大研发力度，并不断提高管理水平，建立相应的人才培养机制，目前我国高科技产品主要依靠进口，为了弥补该项不足，风力行业需要积极创新，加强自主知识产权风电技术的研究和开发。同时，我国存在风力资源分布不平衡的问题，对此，需要加强远距传输设备的研究，实现不同地区风电资源的共享，目前，我国风力资源的普及率较低，国家需要制定相应的政策，鼓励开发风电技术，大力宣传风力发电的知识和优点，让更多的人了解风电资源，还需要建立相应的补贴政策和法律法规，进一步规范风电行业市场，促进其的有序发展。最后，需要保证风力发电的安全性，安全是风力发电技术的重要环节，会对人们的生命安全产生直接影响，因此需要加大对风电技术的安全管理，加大监管力度，一旦发现不符合发电原理的情况，需要及时报告并处理。

五、结束语

综上所述，作为一个能源生产和消耗大国，在我国发展风力能源对于资源短缺问题的解决具有重要意义，同传统能源相比，风电技术能够减少有害气体的排放，有效降低对环境的破坏，维护我国生态系统的平衡。但是目前我国风电技术还存在很多问题，还需要加大对相关技术的研究，根据风力发电的原理，采取相应的措施，促进风电产业的不断优化，才能为我国新能源的发展打下良好基础。

参考文献

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