風力（風能）發(fā)電的原理

風能是一種有很大潛力的新能源，越來越多的國家重視利用風力發(fā)電，開發(fā)新能源，像丹麥、瑞典、蘇聯(lián)、美國等等，越來越多的風力發(fā)電裝置投入運行。風能是清潔能源之一，取之不盡用之不竭，風力發(fā)電前景光明。那么，究竟是怎樣把風能轉(zhuǎn)化為電能，供人們使用的呢？風力發(fā)電的原理是什么？

    我們把風的動能轉(zhuǎn)變成機械能，再把機械能轉(zhuǎn)化為電能，這就是風力發(fā)電。風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。風力發(fā)電所需要的裝置，稱作風力發(fā)電機組。這種風力發(fā)電機組，大體上可分風輪（包括尾舵）、發(fā)電機和鐵塔三部分。（大型風力發(fā)電站基本上沒有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才會擁有尾舵）。

    風輪是把風的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的重要部件，它由兩只（或更多只）螺旋槳形的葉輪組成。當風吹向槳葉時，槳葉上產(chǎn)生氣動力驅(qū)動風輪轉(zhuǎn)動。槳葉的材料要求強度高、重量輕，目前多用玻璃鋼或其它復合材料（如碳纖維）來制造。

    由于風輪的轉(zhuǎn)速比較低，而且風力的大小和方向經(jīng)常變化，這使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；所以，在帶動發(fā)電機之前，還必須附加一個把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱，再加一個調(diào)速機構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，然后再聯(lián)接到發(fā)電機上。為保持風輪始終對準風向以獲得zui大的功率，還需在風輪的后面裝一個類似風向標的尾舵。

    鐵塔是支承風輪、尾舵和發(fā)電機的構(gòu)架。它一般修建得比較高，為的是獲得較大的和較均勻的風力，又要有足夠的強度。鐵塔高度視地面障礙物對風速影響的情況，以及風輪的直徑大小而定，一般在6-20米范圍內(nèi)。

    發(fā)電機的作用，是把由風輪得到的恒定轉(zhuǎn)速，通過升速傳遞給發(fā)電機構(gòu)均勻運轉(zhuǎn)，因而把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

那么，多大的風力才可以發(fā)電呢?

    一般說來，3級風就有利用的價值。但從經(jīng)濟合理的角度出發(fā)，風速大于每秒4米才適宜于發(fā)電。據(jù)測定，一臺55千瓦的風力發(fā)電機組，當風速每秒為9.5米時，機組的輸出功率為55千瓦；當風速每秒8米時，功率為38千瓦；風速每秒為6米時，只有16千瓦；而風速為每秒5米時，僅為9.5千瓦。可見風力愈大，經(jīng)濟效益也愈大。

    風力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，為風力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。在我國，現(xiàn)在已有不少成功的中、小型風力發(fā)電裝置在運轉(zhuǎn)。我國的風力資源極為豐富，絕大多數(shù)地區(qū)的平均風速都在每秒3米以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風速更大；有的地方，一年三分之一以上的時間都是大風天。在這些地區(qū)，風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景是光明的。