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基于新能源风力发电原理相关知识概述

摘要：随着我国经济的发展带动了各行业的快速进步，同时能源消耗的总量也

在不断增加，目前，我国已成为了能源生产和消费的大国，随之而来的能源污染、

节能减排等问题也受到了社会各界的重视，因此调整能源结构、开发可再生能源

是时代发展的必然趋势。根据我国自然环境的特点，风能是十分丰富的能源，因

此开发风能对于改善环境、环境资源压力有着重要的作用。对此，本文主要探讨

了新能源风力发电的相关知识，希望能为我国资源开发提供理论参考。

关键词：新能源；风力发电；原理；相关知识

一、引言

随着我国经济的不断发展，能源消耗的总量也在不断增加，目前我国经济发

展已呈现出新的阶段性特点，在我国成为能源生产、消费大国的背景下，我国粗

放型的经济发展正面临着能源供应不足的问题，同时还存在着能源利用效率低、

对环境破坏大的特点，我国节能减排的压力也十分大。作为经济社会发展的基础，

能源会对社会经济的发展产生重要影响，随着人民生活水平的提高，对于能源消

耗的量也在不断增加，对于经济社会制约的问题也日益突出。为了满足人们日益

增长的能源的需求，需要不断提高能源的利用效率，调整能源结构，进行新能源

的开发。根据我国的地形特点，我国风力资源丰富，只要加以利用就能为我国发

展提供大量的资源，为我国经济的发展提供巨大的动力。

二、新能源风力发电的原理

风力发电机主要包括了低速轴、高速轴、风轮叶片、风速仪等部件，其发电

的主要原理是将风力转化为机械能，在通过特定的装置将机械能转化为电能输出，

在利用风力发电的过程中，首先通过风力带动风机叶片转动，从而使发电机内部

线圈切割磁场，最终产生电流，产生的电流能够通过一定的装置存储起来，需要

时再投入使用。风力发电机中风轮的主要作用是将风能并根据风向调节风轮的风

向，实现风能利用的最大化，风力发电机的高度主要是由周围的地势和风轮的大

小决定，塔架是连接支撑风轮和发电机的支架，是保证风力发电机正常运行的前

提，发电机的作用就是将机械能转化为电能。

通常情况下，容量较小的风力机主要采用垂直轴，容量较大的风力机多采用

水平轴，还可以对其进行更细的划分，在了解桨叶和轮毂的基础上，根据桨叶和

轮毂是否固定的特点可以将其划分为定桨距风力机和变桨距风力机，定桨距风力

机的轮毂与桨叶之间的连接是固定，不能根据风速的大小进行桨距角的调节，而

变桨距风力机中轮毂与桨叶之间的连接是不固定的，因此可以对桨距角进行调节，

对风力机的输出功率进行调整。目前我国大部分的风力机都采用的是变桨距风力

机，而不管是变桨距风力机还是定桨距风力机都属于水平轴风力机。

在风力发电机的构造中，需要确定重要参量，其中叶尖速比指的是风轮叶片

尖端与风速之间的比值，其大小会对风机功率系数产生重要影响，而风机的叶尖

速比可以通过选择不同风轮的翼型和叶片数来改变。风机组的功率调节会对风力

发电系统产生一定影响，主要包括了变桨距失速调节、定桨距失速调节以及主动

失速调节三种方式，其中变桨距调节是通过改变桨距角来调整风能的转化效率，

在保证风机输出功率平稳的基础上最大程度上提高风能的转化效率。定桨距失速

调节固定了风机叶片和轮毂，因此叶片顶角不能进行相应的调整，结构相对简单，

其输出功率会随着风速变化而变化，因此在低风速下的功率较低。通过叶片主动

失速来调节输出功率的方式就是主动失速调节，当风速超过额定风速时，变桨系

统能通过增加叶片攻角使叶片失速，从而降低风轮的功率，当风速低于额定风速

使，可以通过控制系统提高额定功率。

三、风力系统变换器

风力系统的变换器主要包括了交-交变换器、交-直-交变换器以及矩阵变换器

三种，其中矩阵变换器也在交-交变换器的范围内，但与传统的交-交变换器存在

差异，能够随意调节输入功率和输出功率，具有较大的自由度，同时矩阵变换器

的体积较小，安装较为方便，但是其使用过程中存在一些不足，需要使用较多的

辅助软件，同时需要的功率器件较多，其控制难度相对较大，需要进行相应的实

验，才能促进其功能的完善，因此还未在实际中得到应用。交-交变换器的输出电

压较为特殊，由一些电压波头组成，因此在使用情况下，具有较多的低次谐波，

会产生较严重的环境污染，同时对电能各个方面效率产生不利影响，因此电力输

入和输出的特性很难得到理想的效果。对于交-直-交变换器来说，目前主要适应

的是交-直-交型双PWM型变换器，在双PWM型变换器中主要是通过对矢量的控

制实现无功功率的调节。例如，网侧变换器能够在能量双向流动的基础上，保持

直流母线电压的恒定，同时