風(fēng)力發(fā)電機(jī)組利用風(fēng)能驅(qū)動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn),通過能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,最終并入電網(wǎng)。其工作原理和技術(shù)基礎(chǔ)涵蓋空氣動(dòng)力學(xué)、機(jī)械傳動(dòng)、電力電子及控制技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。
工作原理方面,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心是風(fēng)輪。當(dāng)風(fēng)吹過葉片時(shí),由于葉片兩側(cè)氣壓差產(chǎn)生升力,驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)。風(fēng)輪通過主軸連接到齒輪箱(直驅(qū)式機(jī)組除外),增速后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)根據(jù)電磁感應(yīng)原理,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為交流電能。電力電子變流器將不穩(wěn)定的交流電整流為直流,再逆變?yōu)榉想娋W(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的交流電,經(jīng)變壓器升壓后輸送至電網(wǎng)。
技術(shù)基礎(chǔ)主要包括以下方面:
- 風(fēng)能捕獲技術(shù):葉片設(shè)計(jì)基于空氣動(dòng)力學(xué),采用翼型結(jié)構(gòu)以最大化風(fēng)能利用效率;偏航系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)向調(diào)整機(jī)艙位置,確保風(fēng)輪正對來風(fēng)。
- 機(jī)械傳動(dòng)技術(shù):齒輪箱用于提高轉(zhuǎn)速(適用于雙饋機(jī)組),直驅(qū)技術(shù)則省略齒輪箱,通過多極發(fā)電機(jī)直接耦合,減少維護(hù)需求。
- 發(fā)電與控制系統(tǒng):異步發(fā)電機(jī)(如雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī))或同步發(fā)電機(jī)(如永磁同步發(fā)電機(jī))配合變流器實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié);控制系統(tǒng)通過傳感器監(jiān)測風(fēng)速、轉(zhuǎn)速和功率,自動(dòng)啟停機(jī)組并優(yōu)化運(yùn)行。
- 結(jié)構(gòu)安全技術(shù):塔架支撐機(jī)組重量,承受動(dòng)態(tài)載荷;制動(dòng)系統(tǒng)在超速或故障時(shí)確保安全。
風(fēng)力發(fā)電技術(shù)正朝著大型化、智能化和海上應(yīng)用發(fā)展,以提高效率并降低成本。在發(fā)電業(yè)務(wù)中,這些技術(shù)基礎(chǔ)保障了風(fēng)電場的高效、穩(wěn)定運(yùn)行,為可再生能源發(fā)展提供核心支撐。