第四部分风力发电技术
第一节风与风力资源一、风的产生与特性
•产生：风是地球外表大气层由于太阳的热辐射而引起的空气流动；大气压差是风产生的根本原因。
•特性：周期性、多样性、复杂性
二、风的能量与测量1、产生能量的基本要素：风具有一定的质量和速度。
2、风能的一些主要特性参数：如风能、风能密度、风速与风级、风向与风频以及风的测量等。
1）风能：空气运动产生的动能称为“风能”。2）风能密度：单位时间内通过单位截面积的风能。3）风速与风级：风速就是空气在单位时间内移动的距离，国际上的单位是米／秒(m/s)或千米／小时(km ／h)。分13级4）风向与风频：通常把风吹来的地平方向定为风的方向，即风向。风频是指风向的频率，即在一定时间内某风向出现的次数占各风向出现总次数的百分比，5）风的测量：风的测量仪器主
要有风向器、杯形风速器和三杯轻便风向风速表等。
三、风力资源•据理论计算，太阳辐射到地球的热能中约有2％被转变成风能，全球大气中总的风能量约
为10 14MW，其中蕴藏的可被开发利用的风能约有3.5×10 9MW，这比世界上可利用的水能大10倍。（一）世界风力资源分布
•根据世界能源理事会的有关资料，地球表面有27％的地区年平均风速高于5m／s(距地而10m高)。如将这些地方用作风力发电场，则每km2的风力发电能力最大值可达8Mw，总装机容量可达24x1013w。•据分析，实际上陆地面积中风力大于5m／s 的地区，其中仅4％有可能安装风力发电机组。
(二)中国风力资源•中国风能资源十分丰富，全国风能储量约4.8 3×10 9MW ，可开发利用的风能资源总量达2.53亿kw。
风能发电原理•在中国，风能资源主要分布在新疆、内蒙古等北部地区和东部至南部沿海地带及岛屿。
1、风能最佳区：(1)东南沿海、山东半岛、辽东半岛以及海上岛屿。
(2)内蒙古、甘肃北部。(3)黑龙江南部、吉林东部。
2、风能较佳区：(1)西藏高原中北部。（2）三北北部。(3)东南沿海(离
海岸线20—50kM)•3、风能可利用区：(1)两广沿海。(2)大小兴安岭山区。3)东从辽河平原向西，过华北太平原经西北到最西端，左侧绕西藏高原边缘部分，右侧从华北向南面淮讨、长江到南岭。
（三）风能的利用•按照不同的需要，风能可以被转化成其他不同形式的能量，如机械能、电能、热能等，以实现提水灌溉、发电、供热、风帆助航等功能。21世纪风能利用的主要领域是风力发电。
第二节风力发电设备一、组成：风力发电机组包括两大部分；
一部分是风力机，由它将风能转换为机械能；
另一部分是发电机，由它将机械能转换为电能。
二、分类：
1）根据它收集风能的结构形式及在空间的布置，可分为水平轴式或垂直轴式。
2）从塔架位置上，分为上风式和下风式；
3）还可以按桨叶数量，分为单叶片、双叶片、三叶片、四叶片和多叶片式。
4）从桨叶和形式上分，有螺旋桨式、H型、S型等；
5）按桨叶的工作原理分，则有升力型和阻力型的区别。
6）以风力机的容量分，则有微型(1kW以下)、小型(1—10kW)、中型
(10—100kW)和大型(100kw以上)机。1、水平轴力风机特点：风力机的风轮轴与地面呈水平状态，称水平轴风力机。
组成：它一般内风轮增速器、调速器、调向装置、发电机和塔架等部件组成，大中型风力机还有自动控制系统。图应用：这种风力机的功率从几十千瓦到数兆瓦，是日前最具有灾际开发价值的风力机：•类型：有传统风车、低速风力机及高速风力机等3大类型。
风力机的主要技术指标参数：①风轮直径，通常风力机的功率越大，直径越大；
②叶片数目，高速发电用风力机为2—4片，低速风力机大干4片；
③叶片材料，现代常采用高强度低密度的复合材料；
④风能利用系数，一般为0.15—0.5之间；
⑤启动风速，一般为3—5m/s;
⑥停机风速，通常为15—35m／s;
⑦输出功率，现代风力机一般为几百干瓦—几兆瓦；
⑧发电机，分为直流发电机和交流发电机；
⑨另外还有塔架高度等等。
2、垂直轴风力机特点：凡风轮转轴与地面呈垂直状态的风力机叫垂直抽风力机。
形式有：如s型、H型、Ф型等。
应用：虽然目前垂直轴风力机尚未大量商品化，但是它有许多特点，如不需大型塔架、发电机可安装在地面上、维修方便及叶片制造简便等，研究日趋增多，各种形式不断出现。各种形式的垂直轴风力机。Ф型风力机图