摘要：隨著人們的生活水平不斷提高，對能源的需求日益增大，能源是促進社會發展的必備條件。隨著化石能源的需求量越來越大，化石能源的日益枯竭和帶來的日益加重的環境污染問題，開發無污染可再生的新能源迫在眉睫，其應用前景也非常廣闊。風能作為一種常用的綠色能源，其分布廣泛，資源豐富，開發和利用的技術相對簡單，可控性好，因此越來越受到各國的重視。
關鍵詞：風力發電原理;應用
引言
在如今能源缺乏的時代，新能源的利用和開發很重要，風力發電在現在世界的利用率很低，這對未來的發展很不利，如今世界不可再生資源越來越匱乏，按現在的消耗速度，地球可開發的資源不足以未來的使用，雖然現在世界上對水利和風能的使用有一定的成就，但是還是需要大力發展，尤其是風能的使用，如果風力發電技術能夠得到發展和普及，對未來的發展有積極作用，對風力發電的原理及前景進行探究。
1風力發電機的分類
風力發電機分為恒速風力發電機、有限變速風力發電機和變速風力發電機三種類型。恒速風力發電機是采用籠型異步發電機原理，籠型異步發電機只能在額定的轉速上很狹窄的范圍。由于籠型異步發電機系統的結構比較簡單、成本低、可靠性好等優點，很適合風力發電，在風力發電的初期大多都應用籠型異步發電機，但是籠型異步發電機的缺點也是很明顯的，在籠型異步發電機運轉時輸入的風功率不能過大或過小，如果轉速超過一定范圍發電機就是不穩定。風速的波動是風力機的氣動轉矩隨之波動，但是發動機的轉速是不變的，風力機和發動機之間的軸承、齒輪箱會受到機械摩擦和疲勞應力的影響，使軸承和齒輪的使用壽命降低，還有就是風力機的速度是無法調節的，當外界的風力大時也無法得到利用，從而使其使用效率降低。
有限變速風力發電機采用繞線式異步發電機進行工作，繞線式異步發電機的轉子外接可變電阻，來進行調節發電機的轉差率，用來實現有限的變速運行，有效地增加輸出功率，同時繞線式異步發電機采用變槳距調節及轉子電流控制，可以大大的提高性能、輸出功率穩定，但是缺點在于外接電阻消耗了很多的能量，使得電機的功率大大的降低。變速風力發電機可分為有刷雙饋異步發電機、電勵磁同步發電機、永磁同步發電機三種。
雙饋異步發電機是根據變速恒頻控制在轉子電路內實現的，由于轉子回路功率是由轉速運行范圍決定的轉差功率，可以大大減輕變頻器的重量和體積。但是雙饋發電機系統中具有多級齒輪箱和電刷，會相互摩擦，會出現噪聲和影響部件的使用壽命，在電網出現故障時，定子和轉子的電流會突然加大，為了保護變頻器增加了風力機的負荷。電勵磁同步發電機是通過調節逆變裝置改變系統的輸出的有用功率和無用功率，由于電勵磁同步發電機不應用齒輪，使得系統的效率和可靠性都有很大提高，同時還有噪聲低、電網電壓閃變小等優點，但是系統的成本很高、功率變換器損耗比較大。永磁同步發電機具有以上兩種發電機的優點，但是發電機的體積比較大，而且成本高。永磁同步發電機采用直接驅動永磁發電機傳動系統簡單、效率高，雖然成本高，但是優點也很多，所以未來永磁同步發電機將成為風力發電機的主流。
2風力發電原理
風力發電的原理是把風能轉化為機械能，再將機械能轉化為電能進行輸出。具體過程是通過風帶動風機葉片轉動，從而使發電機內部線圈旋轉切割磁場，最終產生感應電流，并被儲能裝置以電能的形式儲存起來。通常風力發電機由風輪葉片、低速軸、高速軸、風速儀、塔架、發電機、液壓系統、電子控制系統等部件組成。其中，風輪是將風能轉化為機械能的裝置，根據風向的變化調節風輪方向，可以最大限度地利用風能。塔架是連接支撐風輪和發電機的支架，其高度是由周圍地勢和風輪大小決定的，以確保風輪的正常運行。發電機是將風輪產生的機械能轉化為電能的裝置。
在風機構造中，定義風輪葉片尖端線速度與風速之比為葉尖速比，是風機的重要參量，其大小是影響風機功率系數的重要參數。通過設計風輪的不同翼型和葉片數，可以改變葉尖速比。風機組的功率調節是風力發電系統的關鍵技術手段，其主要方式包括定槳距失速調節、變槳距失速調節和主動失速調節三種。定槳距失速調節將風機葉片和輪轂固定，葉片頂角不能隨風速進行調整，其結構相對簡單，可靠性強，風機輸出功率隨風速而變化，因此在低風速下其利用率較低。變槳距調節是通過改變槳距角調整風能的轉化效率，盡可能的提高風能轉化效率，使風機輸出功率保持平穩。主動失速調節是通過葉片主動失速來調節輸出功率。當風速低于額定風速時，通過控制系統進行調控;當風速超過額定風速時，變槳系統通過增加葉片攻角使葉片失速，從而限制風輪的吸收功率。
3解決我國風力發電面臨問題的舉措
針對我國當面風力發電技術面臨的一系列問題，需要采取相應措施來提高我國風電技術水平。首先，需要加大研發和管理力度，促進風電產業結構調整，不能過分依賴產品和技術進口，要建立完善的人才培養機制，積極創新，研發出具有自主知識產權的風電技術。其次，由于我國風力資源分布不平衡，需要進一步研發遠距離傳輸的電力設備，讓不同地區的風電資源得到共享。同時要進一步普及風電給社會經濟和環境保護帶來的益處，讓更多的人接受風電新能源。再次，針對風力發電市場化普及率低，國家應制定相應措施，鼓勵和發展風電技術，對風電企業實行補貼政策，同時要規范風電行業市場化，加強對企業的科學管理，制定完善的經營標準，促進風電市場的健康有序發展。最后，安全是風力發電技術最重要的環節，也是保障居民人身安全的重要因素。因此必須加大風電技術的安全管理，杜絕一切可能發生的安全隱患，在人因稀少的偏遠地區增加監控力度，密切關注風電設備的各項運行指標，一旦發現異常，要及時處理。
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結語
我國作為一個能源生產和消耗大國，發展清潔能源對于解決能源短缺和環境保護具有重要意義。風電技術可以減少化石燃料對環境的污染，降低有害氣體的排放，保護生態平衡。但是當前風電技術還存在許多問題，因此需要分析具體問題，實事求是，制定相應措施，優化風電產業結構，加大投入力度，促進風電技術的穩步發展。
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作者：閆海洋
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