風力電站是指利用風能驅(qū)動風輪機來帶動發(fā)電機生產(chǎn)電能的電廠。風力電站的風力發(fā)電系統(tǒng)主要包括轉(zhuǎn)子（風輪或回轉(zhuǎn)葉片）、升速傳動裝置、發(fā)電機、調(diào)速和控制裝置、支撐塔架等部分，當風力發(fā)電系統(tǒng)作為穩(wěn)定電源連續(xù)供電時，還必須配備蓄電裝置。
風力電站的發(fā)電原理是轉(zhuǎn)子或回轉(zhuǎn)葉片受風力沖動，使風力轉(zhuǎn)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)的機械力，通過升速裝置，驅(qū)使發(fā)電機發(fā)電。對于小型風力電站，通常采用永磁式交流發(fā)電機；對于大、中型風力電站，普遍采用同步發(fā)電機和感應(yīng)發(fā)電機，風力發(fā)電系統(tǒng)的運行方式一般可分為孤立運行、并網(wǎng)運行和集群式風力發(fā)電站運行。因為風能屬于可再生能源，又不存在污染，所以風力電站具有廣闊的應(yīng)用前景。
正文
利用風能驅(qū)動風輪機以帶動發(fā)電機生產(chǎn)電能的電廠。風力電站主要由能量轉(zhuǎn)換裝置、蓄能裝置、控制系統(tǒng)等構(gòu)成。風能屬可再生能源，又不存在污染，具有廣闊的應(yīng)用前景。
風力發(fā)電始于20世紀30年代，以荷蘭、丹麥等國應(yīng)用較早。70年代以來，北美、西歐、北歐等國家對風力發(fā)電進行了大量的研究工作，取得了很大進展。80年代末已研制出風輪直徑達100米、輸出功率達 4000～5000千瓦的風力發(fā)電機組，并建成容量達60.9萬千瓦風力田。
風力發(fā)電特點? 風能的能量密度低，空氣的密度僅約為水的密度的。因此，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的風輪機體積較大、造價較高，單機容量也不能做得很大。風能又是一種隨機性能源，且具間歇性，因此必須和一定的蓄能方式相結(jié)合才能實現(xiàn)連續(xù)供電。表征風能的參數(shù)有風速、風頻、風能密度、風能利用率以及可用風速等。風速分瞬間風速（0.5～2秒內(nèi)的風速）和平均風速（某一時間間隔內(nèi)各瞬間風速的平均值）。風頻指在一定的時間間隔內(nèi)，相同風速發(fā)生的時數(shù)占刮風總時數(shù)的百分比。風能密度指與風向垂直的單位面積內(nèi)單位時間所承受的風能。由下式表示
式中E 為風能密度,ρ為空氣密度,v為風速。風能利用率指風力機械從輸入風能中提取到的可用能所占的比值，以ξ表示
式中P為風輪機輸出功率;Pin為吹入風輪機的風能功率；,vs為出口平均風速,v為入口平均風速。由于流經(jīng)風輪后的風速不可能為零，升力型葉輪的 ξ的最大值為0.593。這一極限稱為貝茨極限。可用風速指風輪機能正常工作的風速，一般為2～22米／秒，超過這一風速時，風輪機自動閉鎖。
風力電站組成? 主要有以下3部分。①能量轉(zhuǎn)換裝置(見圖): 將風能轉(zhuǎn)換為電能的機電設(shè)備。包括風輪機、發(fā)電機等。有時在風輪機與發(fā)電機之間還裝有升速傳動裝置。②蓄能裝置：保證風力發(fā)電機連續(xù)向負荷供電的輔助設(shè)備。這是為克服風能的波動性和隨機性所導(dǎo)致的發(fā)電不連續(xù)而設(shè)置的。風力發(fā)電系統(tǒng)采用的蓄能方式有抽水蓄能、壓縮空氣蓄能、飛輪蓄能、風力致熱蓄能、蓄電池蓄能等。③控制系統(tǒng)：控制風輪機和發(fā)電機以保證供電質(zhì)量的系統(tǒng)。由于風能是時刻變化的，需采用控制系統(tǒng)，如調(diào)速系統(tǒng)、勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)等，以保證發(fā)電機輸出電能的頻率和電壓恒定。典型的風-電能量轉(zhuǎn)換裝置如圖所示。
運行方式? 小型風力發(fā)電裝置多采用永磁式交流發(fā)電機；大中型風力發(fā)電裝置普遍采用同步發(fā)電機和感應(yīng)發(fā)電機。風力發(fā)電系統(tǒng)的運行方式一般可分為孤立運行、并網(wǎng)運行和集群式風力發(fā)電站運行。在風能資源非常豐富的地區(qū)建造集群式風力發(fā)電站，可以做到在風力情況變化時相互補充，提供較為穩(wěn)定連續(xù)的電能。組成集群式風力發(fā)電站的風力發(fā)電機容量多在數(shù)十千瓦至數(shù)百千瓦等級。風力發(fā)電還可與其他可再生能源(如太陽能)或常規(guī)能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合運行，以確保不間斷地供電。孤立運行的風力發(fā)電裝置多為幾十瓦到幾千瓦的中小容量機組，一般采用直流發(fā)電機，并利用蓄電池組保持一定電壓，無風時還可用蓄電池供電。高能電池的出現(xiàn)改善了這種發(fā)電方式的結(jié)構(gòu)和運行工況。并網(wǎng)運行和集群式風力電站的機組容量多在幾十千瓦到幾百千瓦以上，一般采用交流發(fā)電機，風輪機的塔架可隨風向轉(zhuǎn)動。80年代末，西班牙在籌建歐洲最大的風力電站，總裝機容量5萬千瓦，由500臺風力發(fā)電機組成，耗資約6350萬美元。
風力電站前景? 風能源于太陽輻射能，太陽輻射中被地球大氣層吸收的約有瓦，這些輻射能促成了大氣的對流運動，其中一部分即為風的動能。世界氣象組織(WMO)根據(jù)各國氣象臺、站的風力觀測資料分析估計，地球上海洋和陸地上的風能資源約為200億千瓦，其中陸地上約占100億千瓦。如果這些風能全部得到利用，發(fā)出的電力約相當于地球上可以利用的水能資源發(fā)出電力的10倍，或者約相當于80年代末世界發(fā)電總量的200倍。因此，在解決目前存在的一些技術(shù)問題后，風力電站的建設(shè)會有大的發(fā)展。
參考資料 >