國內(nèi)外風力發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢田德（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學新能源技術(shù)研究所，呼和浩特010018）風能是一種可再生的清潔能源。近30年來，國際上在風能的利用方面，無論是理論研究還是應用研究都取得了重大進步。風力發(fā)電技術(shù)日臻完善，并網(wǎng)型風力發(fā)電機單機額定功率最大已經(jīng)到5MW，葉輪直徑達到126m。截止2005年世界裝機容量已達58,982MW，風力發(fā)電量占全球電量的1%。中國成為亞洲風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要推動者之一，其總裝機容量居世界第8位，2005年新增裝機容量居世界第6位。今后，國內(nèi)外風力發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度將明顯加快。1引言tc"1引言"風是最常見的自然現(xiàn)象之一，是太陽對地球表面不均衡加熱而引起的“空氣流動”，流動空氣具有的動能稱之為風能。因此，風能是一種廣義的太陽能。據(jù)世界氣象組織（WMO）和中國氣象局氣象科學研究院分析，地球上可利用的風能資源為200億kW，是地球上可利用水能的20倍。中國陸地10m高度層可利用的風能為2.53億kW，海上可利用的風能是陸地上的3倍，50m高度層可利用的風能是10m高度層的2倍，風能資源非常豐富。風能是一種技術(shù)比較成熟、很有開發(fā)利用前景的可再生能源之一。風能的利用方式不僅有風力發(fā)電、風力提水，而且還有風力致熱、風帆助航等。因此，開發(fā)利用風能對世界各國科技工作者具有極強的魅力，從而喚起了世界眾多的科學家致力于風能利用方面的研究。在本文中，將對國內(nèi)外風力發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行論述。2風力發(fā)電基本知識tc"2風力發(fā)電基本知識"2.1風能的計算公式空氣運動具有動能。風能是指風所具有的動能。如果風力發(fā)電機葉輪的斷面積為A，則當風速為V的風流經(jīng)葉輪時，單位時間風傳遞給葉輪的風能為（1）其中：單位時間質(zhì)量流量m=ρAV（2）在實際中，（3）式中：P—每秒空氣流過風力發(fā)電機葉輪斷面面積的風能，即風能功率，W；茶C管—炕葉輪焰的風芝能利腫用系鴨數(shù)；肚—葛齒輪里箱和扛傳動勵系統(tǒng)額的機室械效燒率，倒一般勒為爹0.率80逗—戴0.除95杠，直飾驅(qū)式雨風力姥發(fā)電階機為眼1.善0晴；稠—嘴發(fā)電拖機效渴率，同一般律為席0.熟70標—沒0.菊98窄；脊—擺空氣多密度蠅，側(cè)kg墓/m汁；形A鍋—似風力楚發(fā)電樣機葉商輪旋澡轉(zhuǎn)一暢周所棋掃過逃的面花積，工m舉；降V毀—徹風速敘，仍m/綁s子。雄餅2.鏈2消貝茨衫（密Be慌tz公）理較論傲第一語個關碗于風塔輪的急完整冤理論判是由遭德國漠哥廷戴根研冬究所逃的汗A奏·谷貝茨勵于賄19近26玉年建今立的舟。信貝茨漠假定既風輪遠是理財想的付，也向就是薯說沒蠶有輪皆轂，保而葉橡片數(shù)亮是無誘窮多迫，并犯且對箭通過半風輪漁的氣艷流沒溉有阻揉力。肥因此詞這是餐一個劈純粹漆的能毀量轉(zhuǎn)謹換器兄。此院外還過進一梳步假趙設氣廈流在隱整個押風輪鉗掃掠宋面上葡的氣晌流是憲均勻閃的，傲氣流詢速度撐的方輕向無陡論在機風輪禾前后眨還是血通過適時都仇是沿姓著風沒輪軸悟線的零。坊通過羞分析忙一個瓦放置見在移懸動空披氣中姑的托“醒理想便”秧風輪吳得出羊風輪肥所能乘產(chǎn)生帖的最態(tài)大功霞率為連（4金）替式中第：登P停—遮風輪度所能叫產(chǎn)生貍的最漸大功鍛率；牲—采空氣孝密度緣，條kg缸/m滲；擊A計—樸風力役發(fā)電殲機葉仁輪旋依轉(zhuǎn)一膨周所王掃過瘦的面頁積，蔽m都；餡V晃—予風速伯，度m/披s耕。父這個亂表達塔式稱譽為貝妨茨公足式。勁其假本定條梯件是遞風速集與風擺輪軸火方向漫一致侄并在戒整個蔥風輪替掃掠帝面上吹是均輸勻的送。土將揭(4盯)兆式除積以氣請流通睜過掃膝掠面澇A傾時風殖所具亡有的薯動能詳，可她推得澇風力輝機的套理論被最大庫效率燈（5立）腫(5棄)利式即乎為有熊名的崗貝茲耀（容Be列tz餓）理旁論的釣極限餡值。魔它說如明，打風力什機從顏自然醋風中山所能芝索取顛的能膜量是桐有限夏的，咽其功畏率損渴失部乓分可瞞以解龜釋為豐留在種尾流乖中的法旋轉(zhuǎn)縱動能沸。志能量慌的轉(zhuǎn)重換將堡導致脊功率的的下芒降，癥它隨沾所采民用的奮風力吐機和頁發(fā)電風機的繩型式召而異孫，因推此，葉風力加機的炭實際色風能椒利用貍系數(shù)巴Cp盛<0閘.5距93閑。除2.尿3屬溫度校、大益氣壓披力和順空氣濃密度羞通過辨溫度創(chuàng)計和墻氣壓聰計測短試出觀實驗楊地點墾的環(huán)賽境溫蔬度和統(tǒng)大氣財壓，足由下釋式計宗算出紹空氣澡密度余。專（6荷）水式中寄：笑ρ—撐空氣醋密度撒，列kg盯/m幻；梅h嘉—仰當?shù)赝氪髿忭槈毫ρ?，含Pa犧；跪t探—筑溫度愚，狐℃株。覽從空訴氣密粗度公纖式可煉以看偶出，如空氣賊密度趴的大房小與誦大氣夠壓力王、溫喚度有撒關?？?.摔4稍風力癥機的層主要輸組成霸1)惠賽小型瞇風力援發(fā)電冷機稱小型隸水平請軸風潮力機清主要甘組成丈部分繞有：杯風輪扒、發(fā)扮電機裹、塔雨架、軍調(diào)向販機構(gòu)佩、蓄扶能系啄統(tǒng)、釘逆變夜器等星。豆（儀1梨）風報輪抗風輪詢是風迷力機扇從風個中吸斯收能犯量的胞部件分，其灣作用遞是把貓空氣鞏流動晴的動綁能轉(zhuǎn)榨變?yōu)楦斤L輪艱旋轉(zhuǎn)筆的機狡械能姜。水傍平軸暈風力形發(fā)電嘗機的仰風輪掩是由吩1~貧3嶺個葉狀片組盜成的匹。葉壇片的攔結(jié)構(gòu)尚形式昨多樣趕，材電料因滴風力亞機型它號和僑功率闊大小揀而定么，如撒木心撫外蒙干玻璃襯鋼葉繩片、廈玻璃表纖維道增強襪塑料神樹脂攪葉片土等。獅（莫2喂）發(fā)南電機鈴在風恨力發(fā)宅電機畫中，佛已采銹用的稠發(fā)電障機有磁3岡種，患即直本流發(fā)慮電機妄、同描步交銷流發(fā)朱電機辟和異肉步交跳流發(fā)規(guī)電機赴。小叫型風即力發(fā)生電機灑多采最用同柔步或徹異步澇交流抵發(fā)電筍機，荷發(fā)出盈的交花流電司通過宣整流森裝置炸轉(zhuǎn)換驚成直瓦流電凈。繭（嘩3鼻）塔看架剝塔架撤用于裝支撐濕發(fā)電襖機和永調(diào)向深機構(gòu)余等。蹈因風陶速隨固離地湊面的沒高度辟增加狹而增墨加，介塔架參越高康，風脂輪單躬位面曬積捕傳捉的電風能去越多重，但鬼造價知、安著裝費艙等也潮隨之刻加大易。賀（圈4河）調(diào)噴向機胡構(gòu)初垂直肚軸風貫力機流可接內(nèi)受任艦何方葡向吹撒來的活風，錫因此梁不需票要調(diào)鋤向機丹構(gòu)。鉤對于敏水平擇軸風濕力機合，為魄了得進到最亂高的更風能鞋利用狗效率倡，應居用風病輪的補旋轉(zhuǎn)片面經(jīng)航常對伙準風逝向，襯需要潔對風統(tǒng)裝置司。常南用的嶄調(diào)向站機構(gòu)戒主要脫有尾魯舵、瑞舵輪舉、電形動對常風裝縫置。購（眾5完）限甩速機剃構(gòu)路當風乘速高品于風平力機飾的設耳計風跟速時顯，為冷了防瘋止葉振片損笑壞，夏需要傲對風由輪轉(zhuǎn)賤速進酷行控宜制。幕（到6食）貯漸能裝寶置陜貯能艘裝置近對獨乒立運錦行的船小型泰風力趕機是遲十分篇重要請的。跟其貯渣能方繡式有靠熱能艘貯能餃、化章學能株貯存景。煉（伏7剛）逆保變器北用于旦將直侮流電據(jù)轉(zhuǎn)換孔為交撲流電藍，以孟滿足照交流搶電氣釀設備筋用電導的要仇求。批2)斃挖大型窗風力氧發(fā)電浙機廚大型災風力肺發(fā)電忽機組臉由兩園大部業(yè)分組施成：遍氣動雖機械們部分綱和電枕氣部江分。酬氣動亦機械論部分請包括毛風輪鐮、低勤速軸孔、增蹄速齒烈輪箱港、高田速軸耐，其錦功能啊是驅(qū)睛動發(fā)龍電機仆轉(zhuǎn)子副，將劣風能規(guī)轉(zhuǎn)換撒為機債械能志。電牙氣部濾分包菌括異蔬步發(fā)購電機慧、電怒力電烏子變橋頻器果、變稱壓器甲和電幅網(wǎng)，塊其功路能是狡將機楊械能頭轉(zhuǎn)換還為頻工率恒秘定的隱電能吐。近堤年來盼，又形研制孟成功料了直詠驅(qū)式蠅變速宮恒頻思風力體發(fā)電顫機組催（無暮增速律齒輪仔箱）伙。妨3慰風力箱機與孝風力泉發(fā)電遙技術(shù)tc"湊3趴風力饅機與歲風力渡發(fā)電筑技術(shù)們"黑3.過1葉風力掛機與屯風力垂發(fā)電獻技術(shù)票的發(fā)他展史科風能桶，是則人類渣最早鬼使用清的能沿源之眨一?？h在亞公元擔前腔20役00撫年，配埃及敘、波盒斯等蓄國已漢出現(xiàn)泉帆船坑和風側(cè)磨，驢中世萌紀荷途蘭與巡美國忍已有固用于踏排灌抹的水謀平軸咽風車秘。我戰(zhàn)國是作世界申上最顫早利溉用風孤能的酒國家種之一只，早艇在距詞今毅18渣00撐年前章，我插國就鼓有風悔力提庭水的拉記載日。沈18謀90葛年丹同麥的誼P僚·享拉庫滾爾研賀制成籌功了孟風力沙發(fā)電涌機，拒19播08咐年丹呼麥已受建成爬幾百艱個小洋型風勉力發(fā)機電站們。自憤二十訴世紀百初至虛二十伶世紀急六十觀年代交末，越一些狂國家掩對風形能資撓源的果開發(fā)投，尚鑄處于電小規(guī)友模的殊利用蔬階段肥。刮隨著旋大型性水電見、火酬電機要組的怖采用失和電列力系排統(tǒng)的胸發(fā)展借，挑19紀70容年以售前研熄制的導中、宜大型特風力筍發(fā)電塵機組仇因造值價高姜和可葵靠性亦差而鈴逐漸爸被淘樂汰，作到二電十世鄭紀六罩十年笑代末恢相繼敞都停晨止了耗運轉(zhuǎn)橫。這哪一階針段的爹試驗份研究雄表明歡，這勿些中牲、大卸型機奴組一泰般在誤技術(shù)鞭上還楚是可挖行的擦，它凍為二壽十世粒紀七駕十年波代后慈期的棗大發(fā)琴展奠謙定了詢基礎街。暫19浪80裙年以妨來，弓國際顫上風屬力發(fā)何電機度技術(shù)令日益電走向尿商業(yè)樹化。廳主要悉機組速容量嶄有箏30潮0k宅W虎、斃60掠0k春W獅、累75查0k預W壓、墨85禁0k事W鄰、便1M管W惱、帶2M消W絕。棟19演91壯年丹觸麥在棒Vi燥nd鴉eb縫y食建成嗎了世勿界上摟第一陳個海紅上風鑰電場模，由敏11盡臺丹啟麥囑Bo挨nu茶s棍45奏0k泳W(wǎng)跳單機厲組成趁，總乖裝機洗4.暖95脊MW炭。隨動后荷危蘭、繡瑞典妥、英紐國相錯繼建獵成了點自己沃的海璃上風咸電場頑。鉆目前年，已福經(jīng)備鑒離岸徒風力鉛發(fā)電毅設備冷商業(yè)廈生產(chǎn)拐能力意的廠掃家，責主要穿有丹獵麥的裹Ve珠st唇as禍（包忽括被租其整艙合的差NE聾G-追Mi您co誦n暮），忙美國秤的割GE孤風能踢，德竟國的毒No投rd博ex湊、航Re斯po蠟we絡r農(nóng)、反Pf例le斧id蔥er騰er怎/P正ro箱ko寄n敘、核Bo離nu介s例和德陪國著恩名的吩En乳er遙co窗n辯公司敗。單妥機額逃定功甩率覆貫蓋范坑圍從籍2M前W礦、伯2.邀3M崗W誼、塑3.偵6M討W慰、豪4.鏈2M友W套、纖4.營5M厘W焰到睬5M撓W趨。葉但輪直潮徑從內(nèi)80濫m筒、想82察.4淡m鑰、悼10腔0m識、樂11姨0m踩、奸11勿4m盼、歌11篩6m赴到想12均6m詢。非3.境2目風力胸機的慎種類奔風力揭發(fā)電步機是既把風嶼能轉(zhuǎn)嗓換為困電能僵的裝炎置，愛鑒于劈風力叛發(fā)電飼機種屋類繁景多，響因此銀分類容法也扒是多瞇種。逗按葉栗片數(shù)春量分茂，單墳葉片蛙，雙抖葉片園，三禿葉片奸，四丟葉片六和多壩葉片絹；按娘主軸騎與地蛇面的女相對佳位置晴分，腦水平樂軸、漏垂直撤軸疊(腔立軸瘋)爛式；焰按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