风力发电原理及前景概述
浅谈风力发电技术与发展概况
浅谈风力发电技术与发展概况风力发电技术是一种利用风的动能转化为电能的可再生能源技术。
随着全球对环境保护和能源可持续发展的重视，风力发电技术逐渐成为解决能源危机和减少温室气体排放的重要手段。
本文就风力发电技术的原理、发展概况和前景进行探讨。
首先，风力发电技术的原理是利用风能驱动风机转动，进而带动发电机发电。
风机通常由塔筒、叶片、机舱和传动系统等组成。
当风吹过叶片时，叶片开始旋转，传动系统将旋转的动能转化为电能，通过电网输送到用户。
风力发电技术的优势主要包括：首先，风能是一种可再生的资源，不会出现能源枯竭的问题；其次，风力发电不会产生二氧化碳等温室气体的排放，对环境污染较小；再次，风力发电的成本逐渐降低，可以实现可持续的能源供应。
风力发电技术的发展概况显示出以下几个主要特点。
首先，风力发电技术的发展速度较快。
自20世纪70年代风力发电技术开始应用以来，技术水平和装机容量都得到了大幅提升。
随着技术的不断创新和成熟，风力发电装机容量也在不断增加，全球风力发电装机容量已经超过了500GW。
其次，风力发电技术的经济性逐渐提高。
风力发电的发电成本逐年下降，很大程度上得益于技术进步和装机规模的扩大，特别是大型风电场的建设。
此外，政府的支持和各种补贴政策也推动了风力发电技术的发展。
再次，风力发电技术的规模化应用成为趋势。
随着风力发电技术的成熟和储能技术的发展，大规模风电场可以实现可持续供电，为产业和社会经济发展提供可靠的能源支撑。
然而，风力发电技术仍然存在一些挑战和问题。
首先，风力发电的可持续性受到气候和地理条件的限制。
风资源的分布不均匀，只有在风能资源丰富的地区才能建设风电场。
其次，风机运行过程中会产生噪音和对飞鸟等生物造成影响，对生态环境保护提出了一定挑战。
再次，风力发电技术的装机容量还受到电网的限制，需要与电网的调度和传输系统紧密配合，以确保稳定和可靠的电力供应。
面对以上问题，可以采取以下措施和措施进行突破。
风力发电的原理和应用
风力发电的原理和应用风力发电，顾名思义，是利用风力产生电能的一种发电方式。
在现代社会，随着对可再生能源的需求不断增加，风力发电也成为了一种越来越重要的能源。
本文将介绍风力发电的原理、应用和未来的发展趋势。
一、风力发电的原理风力发电的基本原理很简单，就是利用风轮（也称为风机）旋转发电。
当风流过风轮时，将推动风轮转动，风轮通过传动系统带动发电机旋转，发电机则将机械能转换为电能输出。
其中，风轮是由叶片和轴组成的，叶片是承受风力的部分。
叶片的形状、数量和大小等因素将影响风轮的转速和转动效率。
虽然风力发电的原理很简单，但实现起来却不容易。
首先，风轮需要在合适的风速下才能转动产生电能，而风力的大小和方向又会随着气象条件的变化而不断变化。
因此，选址成为了风电站建设中的重要因素，一般会选择海拔高、风力稳定的地区来建立风电站。
另外，为了提高风力发电的效率，还需要在设计阶段考虑风轮的材质、结构和设计等方面的因素。
二、风力发电的应用风力发电作为一种清洁能源，被广泛应用于全球各个国家和地区。
根据国际能源署的数据，截至2019年底，全球风力发电的总装机容量已经超过了6.32亿千瓦，占全球电力供应的5%。
其中，中国、美国和德国是全球三大风力发电大国。
风力发电在能源领域的应用主要分为两个方面：一是大规模的商业化利用，另外一个是小规模的分布式利用。
大规模的商业化利用通常指的是建立风电站来大规模地利用风力发电。
风电站可以有不同的容量，从几百千瓦到几十兆瓦不等。
风电站的建设需要考虑很多因素，如选址、设备采购和调试等。
但是，在商业化利用中，由于需要建设大型的风电站，需要投入巨大的成本，并且存在地域和季节限制。
小规模的分布式利用则是将风力发电技术应用于家庭、企业和社区等小规模场景中。
一般通过安装风力发电设备，如小型风轮或风能发电机组，在小规模的场景中产生清洁的电力。
分布式利用具有灵活性、可持续性和可控性等优点，并且适合于人口分散的区域。
风力发电技术解析
风力发电技术解析风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源技术。
近年来，随着对环境保护和可持续发展的重视，风力发电技术得到了迅速发展和广泛应用。
本文将对风力发电的原理、发展现状以及未来趋势进行解析。
一、风力发电的原理风力发电的原理是利用风的动能驱动风机叶片旋转，通过传动系统将旋转运动转化为发电机的旋转，进而产生电能。
核心设备是风机和发电机。
风机叶片受到风的冲击力而旋转，通过轴传动装置将动能传递给发电机，发电机则将机械能转化为电能。
二、风力发电的发展现状1. 技术进步随着科技的进步，风力发电技术也在不断演进。
现代化的风力发电机拥有更高的效率和更快的启动速度，相比过去的传统风力发电机，更适合在不同的环境条件下进行使用。
并且，新型材料的应用使得风机叶片更加轻巧、坚固，提高了发电效率。
2. 发展速度全球风力发电装机容量呈现出迅猛增长的态势。
截至2020年，全球风力发电装机容量已超过650GW，占到可再生能源总装机容量的一半以上。
3. 国家政策支持各国纷纷出台政策措施，鼓励和支持风力发电技术的发展。
例如，中国通过实施国家风电上网电价补贴政策，促进了中国风电产业的快速增长。
同时，德国、美国等国也采取了相应的政策措施，推动风力发电产业的发展。
三、风力发电技术的优势1. 环保风力发电不会产生二氧化碳等温室气体和污染物，相比传统的化石能源，具有较低的碳排放量，对于减少空气污染和缓解全球气候变化具有重要意义。
2. 可再生风力是一种永不枯竭的可再生资源，通过科学规划和合理利用，风力发电可以持续供应清洁能源。
3. 建设成本低相比传统的火力发电和核能发电厂，风力发电厂的建设成本较低。
尤其是在风力资源较好的地区，投资回报周期短，经济效益显著。
四、风力发电技术面临的挑战与未来发展趋势1. 风电资源的限制风力发电的利用程度受到地理条件和自然资源的限制，只有在风力资源较好的地区才能较为有效地进行发电。
因此，未来需要加大对风力资源评估和规划的研究，寻找新的适宜的风电场建设地点。
风能发电的物理原理及应用
风能发电的物理原理及应用引言风能作为一种可再生能源，具有非常广阔的应用前景。
而风能发电作为利用风能的主要方式之一，已经在全球范围内得到广泛应用。
本文将介绍风能发电的物理原理以及其在能源产业中的应用。
物理原理风能发电的物理原理基于风的动能转化为机械能，再进一步转化为电能的过程。
1.风的起源：风是由于地球表面受到不均匀的太阳辐射而产生的。
由于太阳辐射照射的角度和强度产生地表空气的温度差异。
温度差异导致空气从高温区向低温区流动，形成气流，即风。
2.风的动能：风在流动过程中具有动能，其大小与风速的平方成正比。
风能的大小可以通过风速来估计，风速越大，风能越大。
3.风力发电机的工作原理：风力发电机是将风能转化为电能的装置。
它通常由风轮、发电机和控制系统组成。
风轮通过叶片的转动捕捉风能，并将其转化为机械能。
机械能驱动发电机转动，最终产生电能。
4.发电机的转化过程：发电机利用电磁感应原理，将机械能转化为电能。
当发电机转动时，通过磁场与线圈的相互作用，产生电场，从而产生电流。
这种电流可以通过导线传输，并用于供电。
应用领域风能发电具有广泛的应用领域，以下是几个主要的应用领域：1.发电：风能发电是最常见的应用方式。
风力发电机可以通过并联或串联的方式，组成风力发电场。
风力发电场可以提供大范围的电力供应，包括家庭用电、工业用电以及城市的电力供应。
2.农村电气化：对于偏远地区或农村地区，供电是一个困难的问题。
由于风力资源较为丰富，利用风能发电可以为这些地区提供可靠的电力供应。
3.海上风电：海上风电是近年来兴起的一种新型风能发电方式。
由于海上风力资源更加稳定和丰富，海上风电具有更高的发电效率和可靠性。
4.船舶动力：利用风能驱动船舶前进是古老的航行方式，如帆船。
如今，风能发电可以用于船舶的动力系统，减少对化石燃料的依赖，实现更环保的航行。
5.冷却系统：风能可以用于冷却系统中的风扇。
通过利用风能提供强制风流，可以有效降低设备的温度，并提高能效。
浅谈风力发电的现状及前景
浅谈风力发电的现状及前景1. 引言1.1 介绍风力发电的背景意义1. 可再生能源：风力发电是一种可再生能源，通过利用风能来产生电力，可以有效地减少对有限资源的消耗，实现能源可持续利用。
2. 环保节能：风力发电不会产生二氧化碳等温室气体和污染物，是一种清洁、环保的能源形式，有助于改善空气质量，减少能源消耗。
3. 节约资源：利用风力发电可以减少对煤炭、天然气等非可再生能源的需求，有助于保护地球资源，降低能源的开采和开发成本。
4. 促进经济发展：发展风力发电产业可以刺激相关技术的进步和创新，带动就业增长，提高国家的能源安全和经济竞争力。
1.2 概述本文要讨论的内容本文主要讨论风力发电的现状及前景。
首先将介绍风力发电的发展历史，探讨其技术原理，并分析当前面临的主要问题。
随后将展望风力发电的未来发展前景，并探讨其在可再生能源中的地位。
最后对风力发电的现状进行总结，展望未来，并得出结论。
通过全面分析和探讨，可以更好地了解风力发电在能源领域中的地位和作用，为推动可持续发展提供参考。
2. 正文2.1 风力发电的发展历史风力发电的发展历史可以追溯到古代的帆船和风车。
帆船利用风力推动船只航行，风车则利用风力磨谷物或提水灌溉农田。
在18世纪末至19世纪初，随着工业革命的兴起，风力发电开始被用于发电。
最早的风力发电机是由丹麦物理学家和发明家皮特·鲁格特发明的，他于1891年建造了世界上第一个风力发电机。
20世纪初，风力发电开始在欧洲和美国得到广泛应用。
随着技术的不断进步和对可再生能源的需求增加，风力发电逐渐成为一种重要的清洁能源。
在20世纪末和21世纪初，随着风力发电技术的成熟和成本的降低，风力发电迅速发展。
目前，全球各国都在加大对风力发电的投资和推广，特别是在欧洲、中国和美国等国家和地区。
随着技术的不断创新和发展，风力发电系统的效率和稳定性不断提高，成本不断降低，风力发电正在成为一种可持续发展的清洁能源，为人类应对气候变化和能源安全提供了重要的支持。
风能发电原理及应用前景
风能发电原理及应用前景风能发电是指利用风的动力将其转化为电能的一种可再生能源技术。
风能发电的原理是利用风力驱动风轮旋转，通过风轮与发电机的转动来产生电能。
风能发电具有环保、可再生、资源丰富等优点，被广泛应用于全球各地。
风能发电的原理是基于风的动能转化为机械能，再由机械能转化为电能。
当风吹过风轮时，风轮会受到风力的作用而旋转。
风轮上的叶片通过受力旋转，将机械能传递给发电机。
发电机将机械能转化为电能，通过输电线路将电能输送到用户端。
风能发电的应用前景非常广阔。
首先，风能是一种可再生的能源，不会像化石燃料一样耗尽。
全球范围内，风能资源非常丰富，尤其是在海洋和高海拔地区。
利用风能发电可以减少对传统能源的依赖，降低能源供应的不稳定性。
其次，风能发电是一种环保的能源形式。
相比于化石燃料发电，风能发电不会产生二氧化碳等温室气体和污染物，对环境的影响较小。
风能发电可以有效减少空气污染和水资源消耗，有助于改善大气质量和生态环境。
此外，风能发电具有分布广泛、灵活性高的特点。
风能资源分布广泛，几乎遍布全球各地。
无论是在陆地上还是在海洋上，都可以利用风能进行发电。
同时，风能发电设备可以根据实际需要进行灵活布局，可以建设在城市、农村、沙漠、山区等各种地形条件下。
风能发电的应用前景在全球范围内都非常广阔。
根据国际能源署的报告，到2030年，全球风能发电装机容量有望达到2000吉瓦以上，占全球电力供应的20%以上。
风能发电已经成为全球可再生能源发展的重要组成部分，被广泛应用于电力供应、农村电气化、工业生产等领域。
在中国，风能发电也有着广阔的应用前景。
中国是世界上风能资源最丰富的国家之一，尤其是在东北、西北等地区。
根据中国可再生能源发展规划，到2030年，中国风能发电装机容量有望达到400吉瓦以上，占全国电力装机容量的10%以上。
风能发电已经成为中国能源结构调整和碳减排的重要手段，对于实现能源可持续发展具有重要意义。
然而，风能发电也面临一些挑战和问题。
电力行业的风能发电了解风能发电的技术和商业化机会
电力行业的风能发电了解风能发电的技术和商业化机会电力行业的风能发电——了解风能发电的技术和商业化机会概述：随着对可再生能源的需求日益增长，风能作为一种清洁、可再生且无污染的能源形式，逐渐成为电力行业的关注焦点。
本文将介绍风能发电的技术原理、不同类型的风力发电机以及商业化机会。
一、风能发电的技术原理风能发电的技术原理基于风的动能转化为电能，通过风轮驱动发电机产生电力。
其基本原理如下：1. 风的收集：通过设置高大的风轮装置，将风的动能转化为机械能。
2. 转动发电机：风能将机械能转动风力发电机，产生电能。
3. 输送电力：通过输电线路将发电机产生的电能传输到需求地点。
二、不同类型的风力发电机风力发电机根据其结构和工作原理的不同，可以分为以下几种类型：1. 垂直轴风力发电机（Vertical Axis Wind Turbine，简称VAWT）：这种类型的发电机主要特点是风轮垂直放置，可以适应不同风向。
它具有体积小、运维便利等优点，在城市或高楼大厦周围的风能利用中具有潜力。
2. 水平轴风力发电机（Horizontal Axis Wind Turbine，简称HAWT）：这是目前最常见的风力发电机类型，其风轮水平放置，具有高效率、大容量等特点。
由于可靠性高，已经成为工业化应用的主流。
3. 海上风力发电机（Offshore Wind Turbine）：这是在海洋上建立的风力发电机，由于海上风速较大、稳定，风能资源更为丰富。
尽管建造、维护成本较高，但具有巨大的发展潜力。
4. 小型风力发电机（Small-scale Wind Turbine）：这是用于个人或小规模应用的风力发电机，主要用于家庭、农村地区以及偏远地区的供电需求。
三、风能发电的商业化机会随着风能发电技术的不断发展和成熟，其在商业化方面也带来了许多机会：1. 政府政策支持：许多国家为了推动清洁能源的发展，出台了政策和法规来支持风能发电项目。
这些政策包括税收减免、补贴和优惠政策等，为投资者提供了良好的商业环境。
风力发电技术及其发展趋势
风力发电技术及其发展趋势风力发电技术及其发展趋势随着对可再生能源的需求不断增加，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式，正逐渐成为全球范围内普遍采用的选择之一。
本文将介绍风力发电技术的原理和发展趋势。
一、风力发电技术原理风力发电技术是利用风能将其转化为电能的过程。
风力发电的基本原理是利用风机叶片转动驱动发电机产生电能。
其具体步骤如下：1. 风机叶片接受风能：当风吹到风机叶片上时，风能被转化为旋转的动能。
2. 风机叶片旋转：风能使风机叶片旋转，旋转的速度与风速成正比。
3. 风机叶片驱动发电机：风机叶片的旋转驱动发电机旋转，通过感应电流产生电能。
4. 电能输送：通过电缆将发电机产生的电能传输到电网中，用于供电。
二、风力发电技术的发展趋势随着技术的不断进步和需求的增加，风力发电技术正朝着以下几个方面发展：1. 提高发电效率：目前的风力发电技术还存在一些局限性，如风速不稳定、风向变化等。
未来的发展趋势是提高发电效率，通过改进风机叶片的形状和设计，以及优化风机的布局和运行模式，来更好地捕捉和利用风能。
2. 降低成本：风力发电设备的制造和运维成本是目前的主要挑战之一。
随着技术的进步和规模效应的发挥，风力发电的成本逐渐下降。
未来，预计将有更多的新技术和材料应用于风力发电设备，以降低整体成本，使其更具竞争力。
3. 增强可靠性：风力发电受到天气和环境的影响较大，不可避免地面临一些可靠性问题。
为了增强风力发电系统的可靠性，未来的发展方向是提高设备的耐用性和抗风能力，以及完善监测系统和维护技术。
4. 现代化控制系统：为了更好地管理和运行大规模的风力发电场，未来的发展趋势是引入现代化的控制系统。
这些系统可以实时监测和控制风机的运行状态，优化发电效率，提高整体运行效果。
5. 海上风力发电：随着陆地资源逐渐减少，海上风力发电正成为未来的一个重要发展方向。
海上风力发电具有风能资源丰富、对土地占用少以及与海洋环境良好配合等优势。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
风力发电原理及前景概述
姓 名： 指导教师： 专 业： 班 级：
2010年 6月20日
目录
摘要
1
前言
2
1 国内外风电发展历史、现状
3
2 风力发电机组的构成及分类
2.1风力发电机组的构成
2.2风力发电机类型
4
3 风力机的气动特性及构成
3.1气动特性
4
3.2气动机的构成
5
结构， 其中心预置与塔架连接的基础部件，基础周围还设置了防雷击 的接地装置。水平轴风力发电机组机舱构成示意图见图1。
图1风力发电机组机舱构成
2.2 分类
风力发电机组类型主要按容量和结构即（机型）划分。 2.2.1按容量分
容量在0.1~1kW为小型机组,1~100kW为中型机组,100~1000kW 为大 型机组 ,大于10000kW 为特大型机组。 2.2.2按风轮轴方向分
高传动比齿轮箱型机组：风轮的转速较低，必须通过齿轮箱、 齿轮 副的增速来满足发电机转速的要求。 齿轮箱的主要功能是增速和动力 传递。
直接驱动型机组：应用了多极同步风力发电机，省去风力发电系 统中常见的齿轮箱， 风力机直接拖动发电机转子在低速状态下运转。
中传动比齿轮箱（“半直驱”）型机组：采用一级行星齿轮副，其 增速比约为高传动比齿轮副的 1/10，因而减少了多极同步风力发电机的 极数和体积。 2.2.5按转速变化分
从统计资料来看，在我国风能利用与风力发电技术虽然有了一定的 进展，与国外先进国家相比较仍然存在差距，尤其是在大型风力发电机 组的开发与研制方面。
2. 风力发电机组的构成及分类
2.1 构成
风力发电机组由风轮、机舱、塔架和基础构成。风轮是风力机的核 心部件。机舱由底盘、整流罩和机舱罩组成，底盘上安装机组发电系 统、变桨距系统及偏航系统等主要部件。 机舱罩后上方装有风速和风 向传感器，舱壁上有隔音及通风装置等，底部与塔架连接。塔架支撑机 舱达到所需高度，其上布置发电机和主控制器之间的动力电缆、控制电 缆及通信电缆， 塔架上还装有供操作人员上下机舱的扶梯或电梯。基础采用钢筋混凝土
关键词：风力发电，不可再生能源，发电机，，枫叶叶片，结构设 计。
前言
本次论文的出发点是考虑到世界资源已经到了极度匮乏的地步，无 论是人们为了一己私欲。还是正常开采，按现在的科学技术，地球可供 开发资源已经不足50年，虽然水能风力领域都有了一定的成就，但是对 风能的利用还是进展不大，所以就成了落在我们当代大学生的身上的重 任。
在叶尖速比为 λm 时最大。 因此，在一定的风速下调节风力机转速， 使 其运行在最佳叶尖速比 λm 条件下，即可捕获最大风能。
图 2 一种典型的 Cp 与 λ 的关系曲线 Cp与 α 的典型关系如图 3 所示。 可以看出，随着 α 由零逐渐增大 到接近 αcr，Cp 由某一数值开始逐渐增大，基本呈线性变化。 当 α=αcr 时，Cp 达到最大值 Cpmax； 当 α＞αcr 时，Cp 随 α 的增加而明显下 降，这一现象称为失速。失速发生时，风力机的输出功率显著减小，噪 声常常会突然增加，并引起风力机振动和运行不稳定等。
交流永磁同步发电机运行时，全部功率经 AC-DC-AC 变换，故与双 馈异步发电机相比，其变流器容量要大得多。 但全容量的变流器更容 易维持低电压运行，满足电网对风电并网日益严格的要求。在大功率变 流装置技术和高性能永磁材料日益发展完善的背景下， 大型风电机组 越来越多地采用永磁同步发电机。
5、 风力发电技术发展动向
水平轴风力机组：风轮围绕水平轴旋转。风轮在塔架前面迎风的称 为上风向风力机，在塔架后面迎风的称为下风向风力机。上风向风力机 需利用调向装置来保持风轮迎风。
垂直轴风力机组：风轮围绕垂直轴旋转，可接收来自任何方向的 风，故无需对风。垂直轴风力机又分为利用空气动力的阻力作功和利用 翼型的升力作功两个主要类别。 2.2.3按功率调节方式分
4 典型风力发电机的结构特点
异步风力发电机
6
双反馈异步风力发电机
直驱式交流永磁同步发电机
5 风力发电发展动向
7
结论
8
参考文献
9
致谢
பைடு நூலகம்
10
3 3 4
6 6
7
风力发电机组结构
摘 要： 基于现今全世界的风力发电利用率比较低，这对于我们 当代大学生既是机遇也是挑战，对于现如今世界资源匮乏，不可再生能 源的一步步减少，如果能研究风力发电技术提升到一定的高度达到普 及，不但是对于国家、乃至整个世界都是不可磨灭的贡献
定桨距机组：叶片固定安装在轮毂上，角度不能改变， 风力机的 功率调节完全依靠叶片的气动特性（失速）或偏航控制。
变桨距（正变距）机组：须配备一套叶片变桨距机构，通过改变翼 型桨距角，使翼型升力发生变化从而调节输出功率。
主动失速（负变距）机组：当风力机达到额定功率后，相应地增加 攻角，使叶片的失速效应加深，从而限制风能的捕获。 2.2.4按传动形式分
目前，水平轴风力机叶片一般为 2 片或 3 片。两叶片风轮的制造成本 较低， 但叶片几何形状及风轮旋转速度相同时， 两叶片风轮对应最大 风能利用系数的转速比较高、 由脉动载荷引起的风轮轴向力变化也较 大。三叶片风轮由于外形整体对称，旋转速度较低、噪声相对较小，更 易于为大众接受，故目前三 叶片风轮居多。
风力机将风能转换为机械能的效率用风能利用系数 Cp 表示，Cp 是 叶尖速比 λ 和桨距角 β （或攻角α）的函数。 叶尖速比 λ 是叶片的叶尖 圆周速度与风速之比， 桨距角 β 是叶片剖面的翼弦线与风轮旋转面间
的夹角， 而攻角 α 是叶片剖面的翼弦线与合成气流方向间的夹角。 Cp与 λ 的典型关系如图 2 所示。 可以看出，风能利用系数 Cp 只有
3.2.2轮毂 轮毂用于将叶片固定到转轴上， 并将风轮的力和力矩传递到主传
动机构，同时控制叶片桨距角（使叶片作俯仰转动）。 轮毂有固定式 和铰链式两种。
固定式轮毂为铸造或焊接结构件， 铸造采用铸钢或球墨铸铁材 料。目前，三叶片风轮普遍采用这种刚性轮毂。
铰链式轮毂常用于单叶片和两叶片风轮， 又分为叶片之间相对固 定和各叶片自由两种类型。 前者两叶片之间固定连接，轴向相对位置 不变；后者每个叶 片互不依赖，在外力作用下，叶片可单独作调整运动。
5.1单机容量增大。目前世界上最大风电机组的单机容量达到了 6 MW， 叶轮直径 127 m，8～l0 MW的风电机组也已在设计开发中。 由 于风电机组设备的大型化尚未出现技术限制，其单机容量将继续增大。
5.2传动系统设计不断创新。 从中长期看，直驱式和半直驱式传动系 统在特大型风力机中所占比例将日趋提高。 传动系统采用集成化设计 和紧凑型结构是未来特大型风力机的发展趋势。
图 4 双馈异步发电机变速恒频风力发电系统原理图
4.3 直驱式交流永磁同步发电机
交流永磁同步发电机的定子结构与一般同步发电机相同，转子采用 永磁结构，无励磁绕组及滑环碳刷。发电机轴直接连到风力机轴上，转 子的转速随风速变化。 由于发电机为直接驱动结构， 省去了齿轮箱， 系统运行噪声低、可靠性高。
直接耦合的永磁发电机转速很低， 发电机极数多、体积大、制造成 本高。 为克服这一弊端而开发的半直驱型机组， 采用一级行星齿轮增 速器集成多极中速发电机，风轮与发电机单元直接相连，其增速比约为 高传动比齿轮副的 1/10，发电机极数较直驱型发电机少许多，体积也大 幅缩小，重量明显减轻。
铰链式轮毂具有活动部件， 相对于固定式轮毂来说，制造成本 高、可靠性较低、维护费用高，但其所承受的力和力矩较小。
4. 典型风力发电机的结构特点
4.1 异步风力发电机
一般采用笼型异步发电机， 其定子由铁芯和定子绕组构成，转子为 笼型结构，转子铁芯由硅钢片叠成。 其转子无需外加励磁，没有集电 环和电刷，结构 简单、运行可靠、价格便宜且并网容易。 由于是定速恒频机组，转速 基本不变，风力发电机组运行在最佳Cp 下的概率较小，因而其发电能 力比后述的两种机 型低。 该类型机组运行时， 从电力系统吸收无功功率，为满足电网对 风电场功率因数的要求，多在机端并联补偿电容器。
5.3叶片技术不断改进。 对于 2 MW 以下风力机， 通常采用增加塔筒 高度和叶片长度来提高发电量，但对于更大容量的风电机组，这两项措 施可能会大幅增加运输和吊装的难度及成本。为此，开发高效叶片越来 越受到重视。 另外，特大型风力机叶片长，运输困难，分段式叶片是 个很好的解决方案，而解决两段叶片接合处的刚性断裂问题则成为技术 关键。
由于风速随气候环境变化， 驱动发电机的风力机不可能常运行在额 定风速下， 为充分利用低风速时的风能，增加全年的发电量，近年广 泛应用双速异步发电机。其极对数可改变，运行方式有高转速大容量和 低转速小容量两种。
4.2双馈异步风力发电机
双馈异步风力发电机也称作变速恒频发电系统（如图 4），其风力机 可变速运行，运行速度能在一个较宽的范围内调节，使风力机的风能利 用系数 Cp 得 到优化,获得高的利用率，并实现发电机较平滑的电功率输出。
定速机组： 转速恒定不变，不随风速变化。 多态定速机组： 包含两台不同转速和容量的发电机，可根据风速的 变化，选投其中一台运行。 变速机组： 发电机转速随风速变化。
3、 风力机的气动特性及结构
3.1 气动特性
风轮叶片是风力机最重要的部件之一， 其平面和剖面几何形状与 风力机空气动力特性密切相关。风轮叶片在空气动力作用下主要产生两 种力：升力推动风力机旋转进行有效工作， 阻力形成对风轮叶片的正 面压力。
风力发电的两个主要趋势是清晰可见的：一，能源多元化，包括可 再生能源，如：太阳能和风力发电；二，尽量减少主要能源 — 煤对环 境的破坏。随着国际原油价格节节攀升，寻求替代能源的步伐也在不断 加快。风力发电的前程似锦
1、国内外风电发展历史、现状
人类对于风能的开发利用也很早就开始了。但是，近代火力、水力发 电机的广泛应用和20世纪50年代中东油田的发展，使风力发电机的发展 缓慢下来。在我国风力发电机组的研制工作开展较早，但是没得到足够 的重视与支持，因而发展较慢。五十年代后期有过一个兴旺时期，吉 林、辽宁、内蒙古、江苏、安徽和云南等省都研制过千瓦级以下的风 车，但是没有做好巩固和发展成果的工作。七十年代后，随着国民经济 的较快发展出现了能源供应紧张、环境污染严重等现象，另外由于科技 意识日渐深入人心，可再生无污染的风能利用受到了足够的重视。在浙 江、黑龙江、福建研制出了较大功率的机组；内蒙古的有关单位研制的 小型风力发电机已有批量生产，用于解决地处偏远、居住分散的农牧民 住户、蒙古包的生活用电和少量生产用电。八十年代以来，风力发电在 我国得到了相应的发展。目前微型（<1KW）、小型（1-10 KW）风力 发电机的技术日渐成熟， 已经达到商品化程度。同时大型风力发电机 组（600 KW）也研制成功，并已投入了运行。此外，从国外引进了大 型风力发电机组建设了20余个风电场。总装机容量达到了近25MW。从 统计资料来看，在我国风能利用与风力发电技术虽然有了一定的进展， 与国外先进国家相比较仍然存在差距，尤其是在大型风力发电机组的开 发与研制方面。