风力发电机发电原理及各类风机汇总

风力发电机发电原理风力发电是将风能转换为机械功的动力机械。风力发电的原理是利用风力带动风机叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风机外部构件的功能是：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。

现代风力发电机多为水平轴式，其内部结构主要包括：机舱、转子叶片、发电机、低速轴、齿轮箱、控制系统（电子控制器）、制动系统、液压系统、偏航系统（风速计及风向标）、冷却元件、塔筒等。机舱：机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。发电机：通常被称为感应电机或异步发电机（异步发电机是利用定子与转子间气

隙旋转磁场与转子绕组中感应电流相互作用的一种交流发电机。）。在现代风力发电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。低速轴：风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。控制系统：包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装臵。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。制动系统：包括主轴和制动器，所述主轴和叶片相连，所述制动器用于停止所述主轴的转动。遇到紧急状况，需要立刻停止风机的运作时，先切断电源，然后启动制动器，制动器能够迅速停止主轴的转动，达到停止风机运行的目的。液压系统：用于重臵风力发电机的空气动力闸。偏航系统：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风，用于捕捉风向，控制机舱平稳、精确、可靠的对风，偏航装臵由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。

此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。金风风机使用油冷却元件，华锐风力机的冷却系统分为水冷、空空冷和空水冷三种结构。塔筒：风力发电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。依据目前的风车技术，大约是每秒三米到四米的微风速度，便可以开始发电。并网型风力发电机组必须具备：传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统等。

目前，国内正在制造和生产的风电机组其主要技术特点，大致可分为三类：

第一类：双馈式变桨变速机型，双馈异步风力发电机是一种绕线式感应发电机，是变速恒频风力发电机组的核心部件，双馈异步发电机的定子绕组直接与电网相连，转子绕组通过变频器与电网连接，转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节，机组可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求。（这里的变桨指在叶片根部加装变桨轴承，叶片可以沿自身的轴线旋转，改变安装角，进而改变攻角。变速就是叶轮的转速是变化一般是跟踪最佳减速比，以此来获得更大的风能利用系

数。）是目前大部分企业所采用的风电技术，技术已成熟，属风电行业主流的先进技术。像通用电气、歌美飒、维斯塔斯、苏司兰、华锐、东汽、上海电气、北重、沈阳华创等公司就是采用的这种技术。

第二类：直驱永磁式变桨变速机型，一般兆瓦级风力发电机永磁直驱都是用全功率变流调速的，利用永磁直流电动机，在不同速度情况下输出频率都是固定的。是近几年发展起来的先进技术，技术也已成熟，是未来风电技术的发展方向。像金风科技、海装、江阴远景、湘电风能、上海万德、广西银河、常州新誉等公司就是采用的这种技术。

第三类：失速型定桨定速机型，（定桨就是叶片安装角正常运行时是固定的。定速是叶轮旋转的转速在正常运行时转速不变。）不是目前市场的主流技术，但技术成熟，运行维护经验相对丰富，设备性能和产能比较稳定。如金风科技和浙江运达的600kW、750kW机组等。

风力发电已经开展了多年，随着能源环境的变化和风力发电产业的成熟，未来几年风力发电将呈现新的趋势。

1、风力发电成本将大幅降低

风力发电相对于太阳能、生物质等可再生能源技术更为成熟、成本更低、对环境破坏更小。随着风力发电技术的改进，风力发电机组将越来越便宜和高效。增大风力发电机组的单机容量就减少了基础设施的投入费用，而且同样的装机

容量需要更少数目的机组，这也节约了成本。随着融资成本的降低和开发商的经验丰富，项目开发的成本也相应得到降低。风力发电机组可靠性的改进也减少了运行维护的平均成本。

2、技术装备国产化比例必然提高

实现风力发电技术装备国产化的目的是提高我国风力发电装备的制造能力和技术水平，降低风力发电成本，提高市场竞争能力，为推动我国风力发电技术大规模商业化发展奠定基础。加大风力发电机组的国产化力度，一方面可为风力发电场建设采用国产设备提供优质廉价的选择；另一方面，也可迫使国外同类企业在参与我国市场竞争时大幅度降低产品价格。风力发电技术装备国产化的指导思想是以市场为导向，以工程为依托，在引进消化吸收国际先进技术的基础上，进行创新提高，开发具有自主知识产权的风力发电设备。

3、风力发电机组不断向大型化发展

随着现代风力发电技术发展的日趋成熟，风力发电机组正不断向大型化发展。2002年前后，国际风力发电市场上主流机型已经达到1500千瓦以上。目前，欧洲已批量安装3600千瓦风力发电机组，美国已研制成功7000千瓦风力发电机组，而英国正在研制巨型风力发电机组。目前风力发电机组的规模一直在不断增大，国际上主流的风力发电机组已达到2-3MW。自2004年以来兆瓦级风机已经成为商业化机组的主

流。