风力电站

[拼音]：fengli dianzhan

[外文]：wind power station

利用风能驱动风轮机以带动发电机生产电能的电厂。风力电站主要由能量转换装置、蓄能装置、控制系统等构成。风能属可再生能源，又不存在污染，具有广阔的应用前景。

风力发电始于20世纪30年代，以荷兰、丹麦等国应用较早。70年代以来，北美、西欧、北欧等国家对风力发电进行了大量的研究工作，取得了很大进展。80年代末已研制出风轮直径达100米、输出功率达 4000～5000千瓦的风力发电机组，并建成容量达60.9万千瓦风力田。

风能的能量密度低，空气的密度仅约为水的密度的1/800。因此，实现能量转换的风轮机体积较大、造价较高，单机容量也不能做得很大。风能又是一种随机性能源，且具间歇性，因此必须和一定的蓄能方式相结合才能实现连续供电。表征风能的参数有风速、风频、风能密度、风能利用率以及可用风速等。风速分瞬间风速（0.5～2秒内的风速）和平均风速（某一时间间隔内各瞬间风速的平均值）。风频指在一定的时间间隔内，相同风速发生的时数占刮风总时数的百分比。风能密度指与风向垂直的单位面积内单位时间所承受的风能。由下式表示

式中E 为风能密度，ρ为空气密度，v为风速。风能利用率指风力机械从输入风能中提取到的可用能所占的比值，以ξ表示

式中P为风轮机输出功率;P_in为吹入风轮机的风能功率；α=v_s/v，v_s为出口平均风速，v为入口平均风速。由于流经风轮后的风速不可能为零，升力型叶轮的 ξ的最大值为0.593。这一极限称为贝茨极限。可用风速指风轮机能正常工作的风速，一般为2～22米／秒，超过这一风速时， 风轮机自动闭锁。

主要有以下3部分。

（1）能量转换装置(见图):

将风能转换为电能的机电设备。包括风轮机、发电机等。有时在风轮机与发电机之间还装有升速传动装置。

（2）蓄能装置：保证风力发电机连续向负荷供电的辅助设备。这是为克服风能的波动性和随机性所导致的发电不连续而设置的。风力发电系统采用的蓄能方式有抽水蓄能、压缩空气蓄能、飞轮蓄能、风力致热蓄能、蓄电池蓄能等。

（3）控制系统：控制风轮机和发电机以保证供电质量的系统。由于风能是时刻变化的，需采用控制系统，如调速系统、励磁调节系统等，以保证发电机输出电能的频率和电压恒定。典型的风-电能量转换装置如图所示。

小型风力发电装置多采用永磁式交流发电机；大?a href='http://www.b15k.com/baike/224/279824.html' target='_blank' style='color:#136ec2'>行头缌Ψ⒌缱爸闷毡椴捎猛椒⒌缁透杏Ψ⒌缁７缌Ψ⒌缦低车脑诵蟹绞揭话憧煞治铝⒃诵小⒉⑼诵泻图菏椒缌Ψ⒌缯驹诵小Ｔ诜缒茏试捶浅７岣坏牡厍ㄔ旒菏椒缌Ψ⒌缯荆梢宰龅皆诜缌η榭霰浠毕嗷ゲ钩洌峁┙衔榷牡缒堋Ｗ槌杉菏椒缌Ψ⒌缯镜姆缌Ψ⒌缁萘慷嘣谑咧潦偾叩燃丁７缌Ψ⒌缁箍捎肫渌稍偕茉?如太阳能)或常规能源发电系统联合运行，以确保不间断地供电。孤立运行的风力发电装置多为几十瓦到几千瓦的中小容量机组，一般采用直流发电机，并利用蓄电池组保持一定电压，无风时还可用蓄电池供电。高能电池的出现改善了这种发电方式的结构和运行工况。并网运行和集群式风力电站的机组容量多在几十千瓦到几百千瓦以上，一般采用交流发电机，风轮机的塔架可随风向转动。80年代末，西班牙在筹建欧洲最大的风力电站，总装机容量5万千瓦，由500台风力发电机组成，耗资约6350万美元。

风能源于太阳辐射能，太阳辐射中被地球大气层吸收的约有2×10¹⁶～1.2×10¹⁷瓦，这些辐射能促成了大气的对流运动，其中一部分即为风的动能。世界气象组织(WMO)根据各国气象台、 站的风力观测资料分析估计，地球上海洋和陆地上的风能资源约为200亿千瓦，其中陆地上约占100亿千瓦。如果这些风能全部得到利用，发出的电力约相当于地球上可以利用的水能资源发出电力的10倍，或者约相当于80年代末世界发电总量的200倍。因此， 在解决目前存在的一些技术问题后，风力电站的建设会有大的发展。