第五章 新能源和可再生能源发电一、风力发电

通常所说的风能是空气流动所具有的动能。风力发电就是将空气流动的动能转变为电能。大风包含着很大的能量。风速为 9～10m／s 的五级风吹到物体表面上的力，每平方米面积上约 10kg，风速为 20m／s 的九级风吹到每平米面积上的力约为 50kg，风速为 50～60m／s 的台风这个力可达 200kg。风中含有的能量比人类迄今所能控制的能量高得多，风力是地球上重要的能源之一。

风力发电机组主要包括转子（回转叶片等）、升速装置、发电机、控制装置、调速系统以及支撑铁塔等。当风力发电装置作为稳定电源经常供电时，还必须装设蓄能装置（如蓄电池）。转子上的回转叶片受风力冲动，将风力转变为回转的机械力，通过升速装置驱动发电机发电。转子一般为立式，叶片数一般为 2～3 片，叶片的方向与风向垂直，转速只有 40～50r／min，而发电机的转速较高（例如 1500r／min、50Hz 的发电机），必须装设升速装置（齿轮、链条和皮带等）。控制装置包括定向装置（将转子调整对准风向）、起动和停机装置、调整风力装置（调整叶片角度以调整接受的风力）和保护装置（在过高风速时停机以及发电机保护等）。调速装置用来维持发电机定速回转。支撑铁塔用来支撑和提高转子位置，使回转叶片能接受较大风速（因风速随高度而升高）。风力发电站如图 5—1 所示。

因风能具有随机性，而电力负荷则有其本身的规律，为使供电可靠， 大规模风电是建设多台大型风电机组形成的风电场与电网并联运行；在电网达不到的边远地区则采用风电机组与柴油发电机组联合运行的方式，既可节油又可保证连续供电。

我国风能资源比较丰富，是风能利用的大国之一，风力提水和风帆运输曾有过辉煌历史。近代风力发电在我国起步较晚，前些年主要是建设小型风力发电机（10kW 以下）。50～200W 微型风力发电机组已定型投入批量生产，年生产能力达一万台以上；1～20kW 容量的中、小型风力发电机组已达到小批量生产阶段。目前正在研制 50～200kW 大、中型风力发电机组。据 1992 年末的统计，已推广使用微型风力发电机组约 12 万台，总装机容量约 16.8MW。并在国际合作和引进国外机组的条件下，已在新疆、内蒙古等区建立了 14 个风力发电试验场，安装大、中型风力发电机组多台。仅新疆达坂城风电场装机容量已突破 10MW，其经济效益越来越明显。