“风电轮”闻风而动

“风电轮”闻风而动

发布时间：2014-01-24 来源：中国科学报

本文摘要：从玩具到发电设备，大风车的样子几乎没有多少变化。然而，当风电轮闻风而动的时候，大自然的力量就被人们据为己有了。除水力发电技...

从玩具到发电设备，“大风车”的样子几乎没有多少变化。然而，当“风电轮”闻风而动的时候，大自然的力量就被人们据为己有了。

除水力发电技术外，风力发电是新能源发电技术中最成熟、最具大规模开发和最有商业化发展前景的发电方式。在全球生态环境恶化和化石能源逐渐枯竭的双重压力下，对新能源的研究和利用已成为全球各国关注的焦点。

由于在改善生态环境、优化能源结构、促进社会经济可持续发展等方面的突出作用，目前世界各国都在大力发展和研究风力发电及其相关技术。

如今，很多科普机构已经将风电原理制作成动画或视频的形式，现在就让我们跟随动画的讲解，看看大风车是怎么变身“风电轮”的吧。

风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一以大气为工作介质的能量利用机械。

风力发电的原理，简单来讲，就是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，从而带动安装在风车上的发电机发电。目前的风电技术，仅需每秒三公尺的风速(微风的程度)，便可以开始发电。

常见的风车机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。其中齿轮箱可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍；发电机通常被称为感应电机或异步发电机，在现代风力发电机上，最大电力输出通常为500~1500千瓦。

维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。

转子叶片的作用显而易见，它负责捕获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很像飞机的机翼。

转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19~30转/分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。

高速轴可以1500转/分钟的速度运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时，紧急停机之用。

借助电动机转动机舱，偏航装置始终保持转子正对着风来的方向。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。

电子控制器包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，同时控制偏航装置。为防止任何故障(即齿轮箱或发电机的过热)，该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器呼叫风力发电机操作员。

冷却元件一般包含一个风扇和一个油冷却元件，风扇用于冷却发电机，油冷却元件用于冷却齿轮箱内的油。另外，一些风力发电机还装配有水冷发电机。

风力发电机负载机舱及转子的部分称作塔，通常高塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。

风力发电机常装有风速计及风向标，它们用于测量风速及风向。

风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。

风力发电在摆脱对化石能源的过度依赖、缓解中国能源紧缺、改善生态环境和扩大社会效益等方面将作出较大的贡献。风电作为我国今后大力重点发展的3类新能源之一，将具有广阔的发展和应用前景。

关键词：风电新能源项目

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