风力发电数据
风是最常见的自然现象之一，是太阳对地球表面加热不均匀而产生的“气流”。流动空气的动能叫做风能。因此，风能是一种广义的太阳能。根据世界气象组织(WMO)和中国气象局气象科学研究所的分析，地球上可利用的风能资源为200亿千瓦，是地球上可利用水能的20倍。我国陆地10m高度可利用风能2.53亿kW，海上可利用风能是陆地的3倍，50m高度可利用风能是10m高度的2倍，风能资源十分丰富。
风能是技术成熟、开发利用前景广阔的可再生能源之一。风能的利用不仅包括风力发电、风力提水，还包括风力加热和风帆助航。因此，风能的开发和利用对全世界的科技工作者来说有着巨大的魅力，从而激起了世界各地许多科学家投身于风能利用的研究。本文将对国内外风力发电技术的现状和发展趋势进行探讨。
风力发电基础知识编辑本段1风能的计算公式。
空气运动具有动能。风能是指风的动能。如果风力机叶轮的截面积为a，当风速为V的风通过叶轮时，单位时间内风传递给叶轮的风能为
(1)其中:单位时间的质量流量m=ρAV(2)实际中，在(3)中:
PW-风能，即风能功率，其中空气每秒钟流过风力涡轮机叶轮的横截面积，w；
CP——叶轮的风能利用系数；
hm-齿轮箱和传动系统的机械效率一般为0.80-0.95，直驱式风力发电机为1.0；
he——发电机效率，一般为0.70-0.98；
r——空气密度，kg/m3；
A-风力涡轮机叶轮在一次旋转中扫过的面积，m2；
V-风速，米/秒。
2贝兹理论
第一个关于风力涡轮机的完整理论是由德国哥廷根研究所的A .贝茨于1926年建立的。
贝茨假设风轮是理想的，即没有轮毂，叶片的数量是无限的，气流通过风轮没有阻力。所以这是一个纯能量转换器。此外，还进一步假设气流在风轮的整个扫掠面上是均匀的，气流速度的方向是沿着风轮前后或经过风轮时的轴线。
通过分析置于流动空气中的“理想”风轮，得出风轮产生的最大功率为
(4)其中:Pmax——风轮能产生的最大功率；
——空气密度，千克/立方米；
A-风力涡轮机叶轮在一次旋转中扫过的面积，m2；
V-风速，米/秒。
这个表达式叫做贝茨公式。假设风速与风轮轴方向一致，在整个风轮扫面上均匀。
将方程(4)除以气流通过扫面A时风的动能，即可得到风机的理论最大效率。
贝兹理论的极限值。这表明，风力发电机从自然风中获得的能量是有限的，其功率损失可以解释为尾流中剩余的旋转动能。
能量的转换会导致功率的降低，功率的降低因所采用的风力发电机组和发电机的类型而异。因此，风力发电机组的实际风能利用系数CP
3温度、大气压和空气密度
实验场地的环境温度和大气压力用温度计和气压计测量，空气密度按下式计算。
式中:ρ——空气密度，kg/m3；
h——当地大气压力，pa；
t——温度，℃。
从空气密度公式可以看出，空气密度与大气压力和温度有关。
4风力发电机的主要部件
1)小型风力发电机组
小型水平轴风力发电机的主要部件有:风轮、发电机、塔架、转向机构、储能系统、逆变器等。
(1)风轮
风轮是风力机从风中吸收能量的一部分，其作用是将气流的动能转化为风轮转动的机械能。水平轴风力机的转子由1~3片叶片组成。叶片的结构形式多种多样，材料取决于风机的型号和功率，如木芯玻璃钢叶片、玻璃钢树脂叶片等。
(2)发电机
在风力涡轮机中，有三种发电机，即DC发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。小型风力发电机多采用同步或异步交流发电机，产生的交流电通过整流装置转化为直流电。
(3)塔
塔架用于支撑发电机和转向机构。因为风速随着离地高度的增加而增加，塔越高，风力发电机单位面积捕获的风能越多，但成本和安装成本也随之增加。
(4)转向机构
垂直轴风力涡轮机可以接受从任何方向吹来的风，因此不需要转向机构。对于水平轴风力机来说，为了获得最高的风能利用效率，转子的旋转面要始终对准风向，就需要风力装置。常用的转向机构主要有尾舵、方向盘和电动风力装置。
(5)速度限制机构
当风速高于风力涡轮机的设计风速时，需要控制风力涡轮机的速度，以防止叶片受损。
(6)储能装置
储能装置对于独立运行的小型风力发电机非常重要。其储能方式包括热能储存和化学能储存。
(7)逆变器
它用于将DC转换成交流电，以满足交流电气设备的要求。
2)大型风力涡轮机
大型风力发电机由两部分组成:气动机械部分和电气部分。气动机械部分包括风轮、低速轴、增速齿轮箱和高速轴，其作用是驱动发电机转子，将风能转化为机械能。电气部分包括异步发电机、电力电子变频器、变压器和电网，其作用是将机械能转化为频率恒定的电能。近年来，直驱变速恒频风力发电机组(无增速齿轮箱)研制成功。
风力发电机与风力发电技术编辑本段1风力发电机与风力发电技术的历史
风能是人类最早利用的能源之一。早在公元前2000年，埃及、波斯等国就出现了帆船和风车，中世纪的荷兰和美国将横轴风车用于灌溉和排水。中国是世界上最早利用风能的国家之一。早在1800年前，中国就有风力提水的记录。1890年，丹麦的P Lacour公司研制成功风力发电机，1908年，丹麦建成了数百座小型风力发电站。20世纪初至60年代末，一些国家的风能资源开发还处于小规模利用阶段。
随着大型水电、火电机组的采用和电力系统的发展，1970之前研制的中大型风力发电机由于成本高、可靠性差而逐渐被淘汰，并于60年代末全部停止运行。这一阶段的试验研究表明，这些中大型机组在技术上普遍可行，为70年代末的大发展奠定了基础。
自1980以来，风力发电机技术在世界范围内日益商业化。主要机组容量为300kW、600kW、750kW、850kW、1MW、2MW。1991年，丹麦在文德比建成了世界上第一个海上风电场，由11丹麦加成450kW单机组成，总装机容量4.95MW，随后，荷兰、瑞典、英国也相继建成了自己的海上风电场。
目前已具备海上风力发电设备商业化生产能力的厂商主要有丹麦Vestas(包括由其整合的NEG-Micon)、美国GE风能、Nordex、Repower、Pfleiderer/Prokon、德国Bonus以及德国著名的Enercon公司。单机额定功率覆盖范围从2MW、2.3MW、3.6MW、4.2MW、4.5MW到5MW。叶轮直径从80m、82.4m、100m、110m、114m、116m到126th。
2种类型的风力涡轮机
风力涡轮机是将风能转化为电能的装置。鉴于风力发电机的种类繁多，也有很多分类。按叶片数量，有单叶片、双叶片、三叶片、四叶片和多叶片；根据主轴与地面的相对位置，分为水平轴和垂直轴(立井)；根据叶片的工作原理，有升力型和阻力型。目前，风力发电机组的三叶水平轴有多种类型。
水平轴风力发电机，风轮的旋转轴线平行于风向；垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴线垂直于地面或气流方向。
国内外风力发电现状编辑。本段1世界风力发电的现状。
目前，世界上已有40多个国家的陆地和海上并网了中大型风力发电机组，风电增速高于其他电源的趋势仍在继续。如表1所示，截至2005年2月底，全球装机容量已达58,982MW，年装机容量为113100 MW，增长率为24%。风力发电占全球电力的1%，部分国家和地区达到20%以上。2005年全球风电累计装机容量最大的十个国家见表2。前十位国家合计51750.9MW，占全球总装机容量的87.7%。
2005年，国际风电市场份额的多元化呈现出持续发展的趋势:11个国家的装机容量高于1，000MW，其中包括7个欧洲国家(德国、西班牙、意大利、丹麦、英国、荷兰和葡萄牙)、3个亚洲国家(印度、中国和日本)和美国。亚洲正在成为全球风电发展的生力军，增速高达48%。
2002年，欧洲风能协会(EWEA)和绿色和平组织发表了一份名为《风力12》的报告，勾勒了2020年风电达到世界电力12%的蓝图。报告指出，这份文件不是预测，而是从世界风能资源、世界电力需求和电网容量的增长、风电市场的发展趋势和潜在增长率、与核电和大型水电等其他电力技术的比较、减少CO2等温室气体的要求等方面论证了风电达到世界电力12%的可能性。报告还指出，2020年中国风电装机容量可能达到654.38+0.7亿千瓦。
2中国风力发电现状
据国家气象研究院估算，我国陆地10米高度风能理论可开发量为32亿kW，实际可开发量为2.53亿kW。海上风能的可开发量是陆上风能储量的三倍。
内蒙古实际可开采量为0.61.8亿kW。
西藏实际可开采量为4080万千瓦。
新疆实际可开采量为3430万千瓦。
青海实际可开采量为2420万千瓦。
黑龙江实际可开采量为0.1.72亿kW。
2005年，除台湾省外，中国新增风力涡轮机592台，装机容量50.3万千瓦。与2004年新增装机容量654.38+09.8万千瓦相比，2005年新增装机容量增长率为254%。
截至2005年底，中国除台湾省外，累计风力发电机组1.864台，装机容量1.266万千瓦，风电场62个。分布在15个省(市、自治区、特别行政区)，它们按装机容量的排名如表3所示。与2004年76.4万千瓦的累计装机容量相比，2005年累计装机容量增长率为65.6%。2005年风电上网电量约为654.38+0.53亿kW·h[9]。
中国“十一五”国家科技支撑计划重大项目“大功率风力发电机组研制与示范”支持2.5MW以上1.5~2.5MW双馈变速恒频风力发电机组研制；1.5~2.5MW及2.5MW以上直驱变速恒频风电机组开发:1.5MW以上风电机组叶片、齿轮箱、双馈发电机、直驱永磁发电机开发及产业化；1.5MW双馈风力发电机组控制系统及变流器、直驱风力发电机组控制系统及变流器开发及产业化；海上风电场建设关键技术研究:海上风机安装维护专用设备开发；大型风电机组相关标准制定及风电技术发展分析等16课题研究。到“十一五”末，中国风电技术的自主研发能力将接近世界领先水平。
3个小型风力涡轮机
小型风力发电机行业现状
作为农村可再生能源的主要支柱之一，小型风电产业在2005年取得了很大的发展，有70家单位从事小型风电产业的开发、研究和生产。据23家生产企业统计，2005年，* * *生产30kW以下独立运行的小型风力发电机组33253台，比上年增长34.4%，其中200W、300W、500W机组生产24123台，占全年总产量的72.5%；15台* * *出口小型风力发电机组5884台，比上年增长40.7%，出口创汇282.7万美元，主要出口菲律宾、越南等24个国家和地区。而且由于汽油、柴油、煤油价格飞涨，供应渠道不畅，内陆地区、江河湖泊、渔船、边防哨所、部队、气象站、微波站等使用柴油发电机的用户逐渐改用风力发电机或风光互补发电系统。
小型风力发电机行业的发展趋势
1)由于农牧民生活水平提高，用电量增加，小型风电机组单机功率持续增加，50W机组不再生产，100W和150W机组产量逐年减少，而200W、300W、500W和1kW机组产量逐年增加，占全年总产量的80%。
2)由于农民渴望持续用电，“风光互补发电系统”的推广应用明显加快，向多台机组组合发展，将成为未来一段时间的发展方向。
3)随着国家可再生能源法和可再生能源产业指导目录的制定，将会有多种配套措施和税收优惠政策出台，必将提高生产企业的生产积极性，促进产业发展。
4)目前我国仍有2.8万个村、700万户、2800万人无电可用，且居住在偏远山区、农牧区和常规电网，难以到达。有关专家分析，在700万无电用户中，300万户可以利用微型水电解决用电问题，400万户可以利用小型风力发电或风光互补发电满足农牧民用电需求。
集中风能型风力涡轮机
浓缩风能型风力发电机由内蒙古农业大学新能源技术研究所研制，已获得中国实用新型专利(专利号:ZL94244155.9)。这种类型的风力发电机通过集中风能装置将稀薄的风能加速、整流、均化，然后带动叶轮旋转发电，从而提高风能的能流密度，减少自然风的湍流，改善风能的不稳定性，提高风能的品位，降低风电成本。该风力发电机具有接入风速低、发电量大、噪音低、安全性高、寿命长、千瓦时成本低的特点。
浓缩风能型风力发电机组可以独立运行，风光互补，多机联网，并入低压电网。目前已开发出一系列产品，包括200W、300W、600W、1kW、2kW等多种机组。经过中试，浓缩风能型风力发电机组可以向中大型机组发展。这项风电新技术在中国乃至全球的应用，将有效提高风电系统的供电水平和质量，有效利用低品位风能，提高风电产品的竞争力，具有重要的经济效益和生态环境效益。
结论
未来20年，风电行业将是全球发展最快的行业，风电技术也将进入高速发展的黄金时代；在中国，并网风电机组装机容量增速将显著加快，令世界瞩目。离网型风电机组发展领域广，潜力大，总装机容量终将超过并网型风电机组。