《风能理论与技术》

风力发电机原理及风力发电技术李滨波,段向阳(武汉电力职业技术学院,武汉　430079) [摘　要]　文章讲述了风力发电的基本原理,并对风力发电的新技术进行了展望。

[关键词]　风力;发电机;发电技术 [中图分类号]T M614 [文献标识码]A [文章编号]100623986(2007)0620054202Pr i n c i ple and Technology of the W i n d D r i ven Genera torL IB in 2bo,DUAN Xiang 2yang(W uhan Electric Po w er Technical College,W uhan 430079,China )[Abstract]This article elaborated the basic p rinci p le of the wind power generati on and made an outl ook for the ne w technol ogy .[Key words]wind power;generat or;generating technol ogy1　风力机工作原理 风力发电机的基本工作原理比较简单,风轮在风力的作用下旋转,将风的动能转变为风轮轴的机械能,风轮轴带动发电机旋转发电。

其中风能转化装置称为风力机。

风力机的核心部件为叶轮的设计,随着空气动力学的飞速发展,叶轮设计已经取得了巨大的进步。

一般叶轮设计成翼形,风轮从自然界获得的能量有限,理论上风力机获得最大效率约为0.593,其功率损失部分可解释为留在尾流中的旋转动能。

现代风轮设计一般采用新翼形设计,除按照传统要求在尖部采用薄翼型以满足高升阻力、根部采用厚翼型满足机械强度外,新翼形和传统的航空翼形有较大差别:一般在叶轮尖部采用较低的最大升力系数,并减少尖部叶片弦长,以控制转子尖部的负荷。

而在中部采用较高的升力系数,并增加叶片弦长,以达到中等风速时的最佳风轮性能。

新能源书籍新能源是指以太阳能、风能、水能、地热能和生物质能等自然资源为基础，通过科学技术的开发和利用，转化为可替代传统能源的清洁能源。

由于近年来环境污染和能源耗竭等问题日益突出，因此新能源的开发和利用成为全球关注的焦点。

以下是推荐的几本关于新能源的书籍，向读者介绍了新能源的发展情况、技术原理和应用前景，希望对读者了解新能源有所帮助。

1.《新能源科学技术导论》作者：梅健这本书系统介绍了太阳能、风能、水能、地热能和生物质能等新能源的基本概念、发展情况和应用技术。

通过对各种新能源的原理、装置和应用的详细讲解，读者可以深入了解新能源的科学原理和技术发展现状，为新能源的应用和研究提供了基础知识。

2.《太阳能光伏发电实用技术》作者：高建生这本书详细介绍了太阳能光伏发电的基本原理、组件结构、系统配置和施工技术。

通过实例解析和案例分析，读者可以了解太阳能光伏发电的实际应用和技术难点。

此外，作者还讲解了光伏发电系统的设计和运维管理等实用技术，为读者提供了一本实用性强的新能源书籍。

3.《风能利用技术与工程》作者：许鸿鸣这本书主要介绍了风能利用的原理、技术和工程应用。

作者详细介绍了风能资源的分布特征、风功率机理、风能利用的设备和系统设计等方面内容。

通过案例研究和实例分析，读者可以了解风能利用的技术发展和应用实践，为读者深入了解风能利用提供了理论和实践指导。

4.《水能利用技术与工程》作者：何思源、陈滢滢这本书详细介绍了水能的利用原理、技术方法和工程应用。

作者逐步介绍了水能的潜力、特点和利用方式，并讲解了水能转化的装置和系统设计。

通过对水电、潮汐能、波浪能等水能利用的案例分析，读者可以深入了解水能利用的技术和项目实施。

5.《生物质能技术与工程》作者：刘正宏这本书系统介绍了生物质能的利用技术和工程实践。

作者详细解释了生物质的来源、组成和转化原理，并讲解了生物质能的不同利用途径和装置。

通过案例和实例，读者可以了解生物质能的应用领域和发展前景，为读者提供了一本全面介绍生物质能的新能源书籍。

风力发电及其技术发展综述风力发电是一种在全球范围内广泛使用的可再生能源技术。

本文将全面深入地探讨风力发电技术的发展历程、现状、前沿领域以及未来发展趋势。

我们将介绍风力发电的基本原理、关键技术、应用场景，以及研究方法和展望。

风力发电是利用风能转化为电能的过程。

风能是一种广泛存在的自然能源，具有清洁、可再生等特点。

随着全球对环境保护和可持续发展的日益重视，风力发电技术在世界范围内得到了大力推广和应用。

陆地风电技术：陆地风电是风力发电的主要形式，其技术发展相对成熟。

然而，由于陆地风电的资源有限，且受到地形、气候等因素的影响，其发展面临一定的瓶颈。

目前，研究方向主要是提高风电机组的效能和可靠性，降低其成本。

海洋风电技术：海洋风电是风力发电的新兴领域，具有丰富的资源和发展潜力。

海洋风电技术需要解决的关键问题包括风电机组固定技术、电力传输技术以及海洋环境对风电机组的影响等。

智能电网：智能电网是风力发电的重要应用领域。

通过智能电网技术，可以实现风能与其他能源的互补，提高电力系统的稳定性。

太阳能：风能和太阳能都是清洁能源，具有很大的发展潜力。

太阳能和风能联合发电系统可以大大提高可再生能源的利用效率。

潮汐能：潮汐能是一种具有很大开发潜力的海洋能源。

风力发电和潮汐能联合开发系统，可以充分利用两种能源的特点，提高能源利用效率。

风力发电技术的研究方法主要包括文献调研、统计分析、案例研究和仿真模拟等。

研究人员需要充分了解国内外的研究现状和发展趋势，结合实际应用需求，提出针对性的研究方案和发展策略。

风力发电技术在全球范围内得到了广泛应用和认可，是实现可持续发展和环境保护的重要手段。

然而，目前风力发电技术的发展仍面临一些挑战，如资源有限、成本较高、技术瓶颈等。

未来，随着科技的进步和创新，风力发电技术的发展将朝着更高效能、更低成本、更广泛应用的方向发展。

同时，随着可再生能源的日益重视和大力发展，风力发电技术在智能电网、太阳能、潮汐能等领域的拓展将更加深入。

风力发电课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解风力发电的基本原理，掌握风力发电机的工作流程和主要组成部分。

2. 学生能掌握风力发电在我国能源领域的地位和作用，了解我国风力发电的现状和发展趋势。

3. 学生能了解风力发电对环境的影响，认识到可再生能源在可持续发展中的重要性。

技能目标：1. 学生能通过分析风力发电的相关数据，提高数据分析和解决问题的能力。

2. 学生能运用所学的风力发电知识，设计简单的风力发电实验，提升实践操作能力。

3. 学生能运用风力发电知识，解决实际生活中的问题，提高创新能力。

情感态度价值观目标：1. 学生能认识到风力发电对环境保护的重要性，培养环保意识。

2. 学生能积极参与风力发电相关的话题讨论，提高合作交流能力。

3. 学生能通过风力发电的学习，树立科学、可持续发展的价值观，增强国家能源战略意识。

课程性质：本课程为科学实践活动课程，结合物理、地理等学科知识，培养学生的实践能力和科学素养。

学生特点：六年级学生具备一定的科学知识基础，好奇心强，善于观察和思考，但实践操作能力有待提高。

教学要求：注重理论与实践相结合，鼓励学生积极参与，关注学生的学习过程，注重培养学生的创新精神和实践能力。

通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面均取得具体的学习成果。

二、教学内容1. 引入新课：通过介绍可再生能源的概念，引导学生关注风力发电。

教材章节：《科学》六年级下册第三章“能量的转化与守恒”2. 风力发电基本原理：- 风能资源评估- 风力发电机的工作原理与结构- 风力发电的优缺点教材章节：《科学》六年级下册第三章第三节“风能的利用”3. 我国风力发电现状与发展趋势：- 我国风力发电的装机容量和地位- 风力发电的政策支持和产业布局- 风力发电技术的发展趋势教材章节：《科学》六年级下册第三章附录“新能源在我国的发展”4. 风力发电与环境：- 风力发电对环境的贡献- 风力发电项目的环境评估与保护措施教材章节：《科学》六年级下册第三章第四节“新能源与环境保护”5. 实践活动：- 设计简单的风力发电实验- 分析风力发电数据，探讨提高发电效率的方法教材章节：《科学》六年级下册第三章实践篇“风力发电实验”6. 总结与拓展：- 归纳风力发电的优势和局限性- 探讨风力发电在未来的发展前景教材章节：《科学》六年级下册第三章总结篇“新能源的发展与未来”教学内容安排与进度：共6课时，第1课时引入新课，第2-4课时讲解风力发电基本原理、我国现状与发展趋势、风力发电与环境，第5课时进行实践活动，第6课时进行总结与拓展。

第一章风能及风能资源一．风的成因风是环绕地球大气层中的空气流动．流动的空气所具有的能量，也就是风所具有的动能，就称为风能．从广义太阳能的观点看，风能是由太阳能转化而来的．来自太阳能的辐射能不断地传送到地球表面周围，因受太阳照射而受热的情况不同，地球表面各处产生了温差，因而产生气压差，由此形成了空气的流动．因此，可以说是太阳把能量以热能的形式传到地球而后又转换成风能的．二风的分类大气环流――地球表面的大气环流是由于太阳辐射及地球自转而引起的．在赤道上，太阳垂直照射，地面受热很强：而在地球两极地区，太阳是倾斜照射的，地面受热则较弱，热空气较冷空气轻，就造成在赤道附近热空气向空间上升，并通过大气层上部流向两极；两极地区的冷空气则流向赤道．由于地球本身自西向东旋转的结果，这种大气环流在北半球产生了东北风，在南半球则产生了东南风，分别称为东北信风和东南信风.海陆风――沿海地球陆地同海上所形成的风向交替的海风与陆风，它们是由于昼夜之间温度变化而造成的．在白日，陆地上接受的太阳辐射热量较海水要强，因而陆地上的空气受热向上流动，而海洋面上的空气较冷，较冷的空气则自海洋流向沿岸陆地，这样就形成了海风；在夜间，陆地上的空气比海洋上的空气冷却要快，这样就造成海洋上的空气上升，而陆地上较冷的空气沿地面流向海洋，形成了陆风.山谷风――山岳地区在一昼夜间风向交替的山风（或称山岳风）与谷风（或称平原风）．谷风的产生是由于日间太阳照射使山坡上的空气温度升高，热空气上升，而地势地处的冷空气则自山谷向上流动，这就形成了谷风；到了夜晚，空气中的热量向高空散发，高空中的空气密度增大，空气则沿山坡向下流动，这就形成了山风．第二章风的描述如上所述，风是由于空气的流动而形成的，因此可被看做是向量，包括空气流动的速度及流动的方向两个要素，也即是风速和风向．对于人类来说，风是最熟悉的自然现象之一，风速与风向在不同的时间（每日每月每年）都有一定的周期性变化．为了估算某一地域的风能资源，必须测量出每日、每月、每年的风速及风向数据，了解其变化的情况。

风力发电书籍以下是一些关于风力发电的书籍推荐：1. 《风力发电技术》（Wind Power Technology）- David A. Spera这本书涵盖了从设计、运营、维护到市场分析等方面的所有内容。

适合想要深入了解风力发电技术的人士。

2. 《风力发电工程设计与运行》（Wind Power Engineering, Design and Operations）- Trevor M. Letcher这本书介绍了风力发电工程设计和运营的各个方面，包括风力机构造、发电机、塔架、电气系统等。

对于工程师、技术人员或学生而言是一本很好的参考书。

3. 《风力发电系统：基础、设计与分析》（Wind Energy Systems: Fundamentals, Design, and Analysis）- Mukund R. Patel这本书详细介绍了风力发电系统的基础知识、设计和分析方法。

它还涉及到风力发电系统的经济性和环境影响等方面。

适合对风力发电系统感兴趣的读者。

4. 《风电技术手册》（Wind Energy Handbook）- Tony Burton, David Sharpe, Nick Jenkins和Ervin Bossanyi这本书简明扼要地介绍了风能和风力发电的基础知识、技术和应用。

适合初学者和普通读者。

5. 《风力发电：理论、设计和应用》（Wind Energy: Theory, Design and Application）- James F. Manwell, Jon G. McGowan和Anthony L. Rogers 这本书提供了详细的风能分析和风力发电技术的介绍。

适合那些想要深入了解风能和风力发电的读者。

以上是几本值得推荐的风力发电书籍。

每本书都有其独特的特点和优势，具体选择应根据个人需求而定。

风力发电的研究内容
风力发电的研究内容主要包括风力发电的原理与技术、风力发电系统基础理论研究和风力发电的研究开发。

1. 风力发电的原理与技术：主要研究风能转化为机械能，以及机械能转化为电能的过程。

其中，风能机是实现这一转化的关键设备，包括叶轮组件、发电机组件和控制系统等部分。

叶轮组件负责将风能转化为机械能，发电机组件将机械能转化为电能，而控制系统则负责调节风能机的工作状态。

2. 风力发电系统基础理论研究：主要方向包括风力机空气动力学理论、风电机组及关键部件建模和仿真理论、风力发电系统工程理论等。

3. 风力发电的研究开发：围绕风电的全产业链，结合国家能源发展战略，研究开发类重点方向涉及公共试验测试系统及测试、适合我国环境特点和地形条件的风电机组整机和关键零部件设计及制造、风电场开发及运营、海上风电场建设施工等主要领域，全面提升我国风电设备的自主设计能力和风电场的设计、施工及运行管理水平。

此外，还包括集成示范类和成果转化类，其中基础研究类主要研究风能资源基础理论。

以上内容仅供参考，如需更具体全面的信息，建议查阅相关文献或咨询相关学者。

风力发电原理风力发电是一种利用风能转换为电能的可再生能源技术，它是一种清洁、环保的发电方式，受到了越来越多的关注和重视。

风力发电原理是指利用风能带动风车叶片旋转，通过发电机将机械能转换为电能的过程。

下面将详细介绍风力发电的原理及其相关知识。

首先，风力发电的原理是基于风能转换为机械能，再由发电机将机械能转换为电能。

当风吹过风力发电机的叶片时，叶片会受到风力的作用而转动。

风力的大小与叶片的形状、面积、叶片数目以及风速等因素有关。

叶片的转动会带动风力发电机内部的发电机转子旋转，发电机转子旋转会产生感应电动势，最终转化为电能输出。

其次，风力发电的原理还涉及到风力发电机的结构。

风力发电机主要由叶片、轴、发电机、塔架等部分组成。

叶片是风力发电机的核心部件，它的设计和制造直接影响着风力发电机的转换效率。

轴是连接叶片和发电机的重要部件，它承受着叶片带来的扭矩，并将其传递给发电机。

发电机是将机械能转换为电能的关键部件，它通过磁场和线圈的相互作用产生感应电动势，最终输出电能。

塔架则是支撑整个风力发电机的结构，使其能够稳定地面对风力。

最后，风力发电的原理还与风能的利用效率有关。

风力发电的利用效率受到多种因素的影响，如风速、叶片设计、机械传动系统等。

在实际应用中，为了提高风力发电的利用效率，需要根据当地的气候条件和地形地貌等因素，选择合适的风力发电机型号和布局方式。

此外，科学合理地进行运行和维护管理，也能有效地提高风力发电的利用效率。

总的来说，风力发电原理是基于风能转换为电能的物理过程，它涉及到风力的捕捉、转换和利用等多个环节。

了解风力发电的原理，有助于我们更好地理解风力发电技术的运行机理，为风能资源的开发利用提供理论指导和技术支持。

随着科技的不断进步和风力发电技术的不断完善，相信风力发电将会在未来发挥越来越重要的作用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。