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風(fēng)力發(fā)電的原理就是利用風(fēng)帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。想要了解風(fēng)力發(fā)電的奧秘就首先要了解風(fēng)。風(fēng)是由空氣流動引起的一種自然現(xiàn)象，但是我們很少想到，風(fēng)是具有能量的。這是一種無污染、可再生的自然能源。早在公元十二世紀(jì)人們就已經(jīng)通過風(fēng)車?yán)蔑L(fēng)能來提水灌溉和碾磨谷物，而現(xiàn)在，人們更多的是利用風(fēng)能來發(fā)電。但是風(fēng)的利用并不那么簡單，風(fēng)向十分復(fù)雜且風(fēng)量時(shí)大時(shí)小，難以控制。

巨大葉片轉(zhuǎn)動并不是靠風(fēng)推，而是靠升力，就像飛機(jī)翅膀一樣

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片從地面看上去給人的感覺較小，但實(shí)際上這些葉片很大，普通的風(fēng)電葉片都有40多米長，而目前最大的風(fēng)電葉片長度已經(jīng)超過100米，遠(yuǎn)超過大型客機(jī)的機(jī)翼長度。那么風(fēng)是如何帶動如此巨大葉片旋轉(zhuǎn)的呢？葉片上又蘊(yùn)藏著怎樣的奧秘呢？

其實(shí)，風(fēng)并非“推”動風(fēng)輪葉片，而是由于葉片橫截面的形狀上下不對稱，風(fēng)在通過葉片上方的時(shí)候流速大,下方的流速小。這就會導(dǎo)致葉片上方的壓強(qiáng)小,下方的壓強(qiáng)大，葉片形成葉片上下面的壓差，這種壓差會產(chǎn)生升力，令風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)。

風(fēng)從四面八方來，風(fēng)機(jī)如何保證發(fā)電

想要將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能，光靠獨(dú)特的翼型設(shè)計(jì)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。風(fēng)力發(fā)電的前提就是要有風(fēng)，我們都知道，風(fēng)向是在不斷發(fā)生變化的，而且風(fēng)力的大小也在不斷變化，那么風(fēng)力發(fā)電機(jī)究竟是如何利用來自不同方向不同大小的風(fēng)來發(fā)電的呢？它又是如何找到最佳迎風(fēng)角度獲得最大發(fā)電量的呢？

風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)車必須迎著風(fēng)才能發(fā)電。需要通過測風(fēng)系統(tǒng)來幫助風(fēng)機(jī)找風(fēng)，測風(fēng)系統(tǒng)主要由風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速儀構(gòu)成，風(fēng)向標(biāo)負(fù)責(zé)尋找到風(fēng)吹來的方向，風(fēng)機(jī)工作的時(shí)候首先通過風(fēng)向標(biāo)尋找到風(fēng)的方向，然后通過偏航系統(tǒng)將機(jī)頭旋轉(zhuǎn)到正對風(fēng)吹來的方向。

風(fēng)很復(fù)雜，風(fēng)機(jī)會經(jīng)常測量風(fēng)向并旋轉(zhuǎn)機(jī)頭去迎風(fēng)，使風(fēng)機(jī)更好的匹配風(fēng)的特性，隨著對風(fēng)角度的增大，發(fā)電功率也會飛速增加。此外，風(fēng)機(jī)葉片也會旋轉(zhuǎn)，幫助風(fēng)機(jī)更好的適應(yīng)風(fēng)的大小。

那么，風(fēng)力發(fā)電機(jī)究竟是如何把風(fēng)能轉(zhuǎn)成電能的呢？發(fā)電機(jī)內(nèi)部又暗藏著怎樣的科學(xué)原理呢？

直驅(qū)永磁技術(shù)

傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是利用風(fēng)帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，然后再通過增速機(jī)等多個齒輪組將旋轉(zhuǎn)的速度提升后，來驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電的。這是一個很長的傳動過程，能量在傳送過程中必然會出現(xiàn)損耗。而直驅(qū)永磁技術(shù)省去齒輪箱等復(fù)雜的傳送結(jié)構(gòu)，大大減少了損失，提高了發(fā)電效率，保證了運(yùn)行的可靠性。那么，在去掉變速齒輪箱后，這種發(fā)電機(jī)是如何達(dá)到低風(fēng)速就可以發(fā)電的呢？

直驅(qū)永磁發(fā)電的轉(zhuǎn)子有超過1300磁鋼組成，這些磁鋼是永磁發(fā)電的核心部件，由稀土材料組成，可以在不消耗任何電能的情況下產(chǎn)生強(qiáng)大磁場，保證了機(jī)組強(qiáng)大的發(fā)電能力。當(dāng)風(fēng)吹動葉片后，線圈不斷切割磁場線從而產(chǎn)生電能。這就是風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電的原因。

并入電網(wǎng)

在我們?nèi)粘Ｉ钪兴玫碾姸际呛芊€(wěn)定的，如果電流不穩(wěn)則會導(dǎo)致家用電器不同程度損壞，甚至?xí)l(fā)生火災(zāi)。而風(fēng)具有隨機(jī)性和間歇性，導(dǎo)致風(fēng)能時(shí)大時(shí)小，時(shí)有時(shí)無，難以預(yù)測。那么風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的電力，能夠直接送入電網(wǎng)供人們使用嗎？

電網(wǎng)是有規(guī)律的運(yùn)行的，而就風(fēng)機(jī)而言，由于風(fēng)速等原因，產(chǎn)生的電流是不規(guī)律的，如果不經(jīng)過處理而并入電網(wǎng)，很有可能引起事故，所以，想要安全的將風(fēng)電并入電網(wǎng)供人們使用，風(fēng)機(jī)側(cè)電流與入網(wǎng)側(cè)電流就需要經(jīng)過電箱處理，那么電箱究竟是如何讓風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的不規(guī)則電流變得穩(wěn)定的呢？

風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的是電壓處于不斷變化的，而電網(wǎng)對流入的電壓有嚴(yán)格的要求。這個時(shí)候就需要有一個變壓器，對已經(jīng)產(chǎn)生的風(fēng)電進(jìn)行處理。經(jīng)過處理以后，所有的機(jī)組就可以輸出一個統(tǒng)一的電壓，風(fēng)電就可以實(shí)現(xiàn)安全傳輸了。

本期節(jié)目，我們了解了風(fēng)是如何帶動如此巨大葉片旋轉(zhuǎn)的。這主要是由于空氣流經(jīng)風(fēng)輪葉片產(chǎn)生升力，從而推動葉片轉(zhuǎn)動。風(fēng)力發(fā)電機(jī)在測風(fēng)系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)的共同作用下，找到風(fēng)向并適應(yīng)風(fēng)的正面最大角度。此外，我們還了解了兩種不同的發(fā)電機(jī)原理。

我國是個風(fēng)電大國，據(jù)估算，我國的風(fēng)能總量超過二十億千瓦，在陸地風(fēng)廠快速建設(shè)化的同時(shí)，人們又在開發(fā)海上豐富的風(fēng)能資源，海上風(fēng)電技術(shù)逐漸成熟，未來我國東部沿海，水深五十米以內(nèi)的海域，都有可能成為新的海上電廠。隨著風(fēng)力發(fā)電的逐步發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電將以其豐富的資源、良好的環(huán)境效益成為人們生活中重要的電力來源。