风力发电机

风能转化为电能的电力设备
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风力发电机（wind turbines）是一种利用风能将其转化为电能的装置[1]。它通常由风轮、发电机、转子和塔架组成。风轮是最重要的组成部分之一，通常由数个叶片组成，可以根据风的方向和强度转动，产生电能[2]。风力发电已经成为一种广泛使用的清洁能源技术，因为不会排放任何温室气体和有害物质，也不会对环境造成污染[3]。

工作原理

风力涡轮机是一种将风能转化为机械能，再转化为电能的设备，也称为风力发电机。具体来说，风能会被风轮转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能，最终通过变压器提高电压和输电线路输送电能。风力发电机的关键部件是风轮，通常由数个叶片组成。当风吹过风轮叶片时，叶片会受到气流作用力而旋转；风轮旋转的动力会被传递给转子，使得转子旋转；转子旋转产生的磁场会穿过线圈，产生电能。其工作原理类似于传统风车，通过风力带动叶轮旋转，从而收集风能，并通过增速机加速叶轮旋转，最终产生电能。[4][5]

发展现状

Poul la Cour教授是风力发电研究的先驱者之一，于1891年在丹麦的Askov创建了风力发电研究所，并试用了一台4叶片风力发电机。直到1910年，丹麦才建立了100座容量在5-25千瓦之间的小型直流风力发电站。然而，那时的风力发电技术还不成熟，主要限于小容量的直流发电，存在功率低、依赖风速和噪声大等问题。1931年，世界上第一座中型风力发电机在前苏联的Balaclave建成，其容量为100 kW。随后，丹麦于1957年成功研制了Gedser(盖瑟)风力发电机组，该机组采用了直径为24米的风轮，额定功率为200 kW，是一种三叶片、上风向、定桨距、带有失速调节限制机组的功率、采用电动机械偏航、使用异步发电机的风力发电机组。随着技术的不断发展，风力发电机组的功率也不断提高。1983年，美国波音公司研制的MOD一5b型风力发电机组开始投入运行，其额定功率为3.2 MW，风轮直径达到98米。直到1990年末，世界上已经有多个制造商开始生产兆瓦级别的风力发电机组。随着技术的发展，21世纪的陆地风力发电机组一般采用2MW的容量和60-80米的风轮直径，而近海风力发电机组则通常具备3MW以上的容量。现在，大型变速恒频技术已经成为风力发电的主要发展方向，双馈变速恒频风力机组成为国际市场上的主流机型，而直驱式风力发电机组也越来越受到关注。由定桨距恒速到变桨距变速恒频的发展历程，使得风力发电更加接近实现以最佳方式向电网提供电力的最终目标。[6]