欧洲陆上和海上装置单机容量技术发展趋势综述

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在我们的生活中，许多事情看起来很平常，但是在它们的背后隐藏着巨大的能量，比如风。风是由空气流引起的自然现象。这些日夜旋转的大风车将风能转化为电能。它们是风力发电机。那么，他们如何将风能转化为电能呢？

接下来，我们将使用风车模型来解释风力涡轮机上的叶片如何在风的作用下产生压差来驱动叶片旋转，并揭示风力涡轮机如何在低风力水平下发电并并入电网。

风力发电的原理是利用风驱动风车叶片旋转，从而带动发电机发电。要了解风力发电的奥秘，首先必须了解风。风是由空气流引起的自然现象，但我们很少认为风有能量。这是一种无污染的可再生自然能源。早在公元12世纪，人们就已经使用风车来提水、灌溉和碾磨谷物。现在，人们使用风能发电。然而，风的使用并不那么简单。风向非常复杂，风量又大又小，很难控制。

巨大的叶片旋转不是靠风，而是靠升力，就像飞机的翅膀一样。

风力涡轮机的叶片从地面看起来很小，但事实上这些叶片非常大。普通的风力涡轮机叶片长度超过40米，而目前最大的风力涡轮机叶片长度已经超过100米，远远超过大型客机的机翼长度。那么风是如何驱动如此巨大的叶片旋转的呢？树叶中隐藏着什么秘密？

事实上，风不是& ldquo推& rdquo移动风轮叶片，但是由于叶片的横截面形状上下不对称，当通过叶片时风速较高，而当通过叶片下方时风速较低。这将导致叶片上方的压力变小，而下方的压力变大。叶片将在叶片的上部和下部之间形成压力差，这将产生升力并使风轮旋转。

风从四面八方吹来，风扇如何保证发电？

为了将风能转化为电能，仅仅依靠独特的翼型设计是不够的。风力发电的前提是有风。我们都知道风向在不断变化，风力的大小也在不断变化。那么，风力发电机是如何利用来自不同方向的不同大小的风发电的呢？如何找到获得最大发电量的最佳迎风角度？

风力涡轮机的风车必须面向风才能发电。测风系统主要由风向标和风速计组成。风向标负责寻找风向。当风扇工作时，风向首先由风向标确定，然后由偏航系统将机头旋转到与风相反的方向。

风很复杂。风力机经常测量风向，并转动机头朝向风，这样风扇就能更好地匹配风的特性。随着风向角的增大，发电量也会迅速增加。此外，风扇叶片也将旋转，以帮助风扇更好地适应风力的大小。

那么，风力涡轮机是如何将风能转化为电能的呢？发电机内部隐藏着什么样的科学原理？

直驱永磁技术

传统的风力涡轮机利用风来驱动风车的叶片旋转，然后通过增速机等多个齿轮组来提高转速后，再驱动发电机发电。这是一个非常长的传输过程，能量将不可避免地在传输过程中损失。然而，直接驱动永磁技术节省了齿轮箱等复杂的传动结构，大大降低了损耗，提高了发电效率，并确保了运行的可靠性。那么，拆下变速齿轮箱后，这台发电机如何在低风速下发电呢？

直驱式永磁发电的转子由1300多块磁钢组成，磁钢是永磁发电的核心部件，由稀土材料组成。它能产生强大的磁场而不消耗任何电能，从而保证机组的强大发电能力。当风吹动叶片时，线圈不断切断磁场线以产生电能。这就是风能转化为电能的原因。

并入电网

我们日常生活中用的电非常稳定，如果电流不稳定，就会对家用电器造成不同程度的损坏，甚至引发火灾。然而，风是随机的和间歇性的，导致风能大而小，偶然的和不可预测的。风力涡轮机产生的电力能直接输送到电网供人们使用吗？

电网正常运行，对于风机，由于风速和其他原因，产生的电流不规则。如果不加处理就并入电网，很可能会造成事故。因此，为了将风力安全地并入电网供人们使用，风扇侧电流和电网侧电流需要由电箱处理。电箱如何稳定风力发电机产生的不规则电流？

风扇产生的电压不断变化，而电网对输入电压有严格的要求。此时，需要变压器来处理产生的风力。经过处理后，所有机组都可以输出均匀的电压，风力可以安全传输。

在这个项目中，我们学习了风如何驱动如此巨大的叶片旋转。这主要是因为空气流通过风轮叶片产生升力，从而推动叶片旋转。在测风系统和偏航系统的共同作用下，风力发电机找到风向并适应最大的风的前角。此外，我们还了解两种不同的发生器原理。

中国是一个风力发电大国。据估计，中国的风能总量超过20亿千瓦。在陆地风力发电厂快速建设的同时，人们也在开发海上丰富的风能资源。海上风力发电技术正在逐步成熟。未来，中国东海岸50米水深以内的水域，很可能成为新的近海发电厂。随着风力发电的逐步发展，风力发电以其丰富的资源和良好的环境效益将成为人们生活中的重要电力来源。

来源：罗马观察报