绪论

人类活动离不开能量，能量来自于运动，空气的运动形成了风，于是就有了风能。千百年来，人类都致力于控制风能，将其化为己用，从而发明了各种飞行装置。但人类并不满足于仅仅借用风能来传递物体，但是风能又不能直接使用。于是，风力发电应运而生。（本设计由上海久辉电气有限公司提供指导和帮助）

可再生能源的利用与风力发电

当化石能源已经变得越来越稀缺的时代来临，风能这种可再生，用之不尽的能源，越来越受到全世界的重视。为了使能源的能够持续的发展，从而保证经济层面的可持续发展和社会层面的可持续发展，有计划的利用常规能源、节约能源、开发新能源和可再生能源是唯一的方法。风能，作为一种可以循环的绿色清洁能源，风力发电技术作为可循环使用的能源中最成熟，也具有很大的开发量和商业前景的发电能力，被全世界各国作为首选的能源发展项目。

在我国境内，可以开发和用来进行风力发电的风力资源存储量大概为10亿千瓦左右，其中有四分之一的资源在陆地上，其余的四分之三的风力资源都在海上。从可利用量上来看，我国所拥有的风能资源极其丰富，但是，我国目前的能源发展结构依旧是以矿物能源为主的火力发电，风力发电只占了全国发电总量的0.11%。根据国家发改委的长期产业规划，中国风力发电的装机规划为2005年完成100万千瓦，2010年到达500万千瓦，2015年达到1000万千瓦，2020年会超过3000万千瓦，到那时风力发电机会占全国的发电机的2％以上。所以，用风能来发电这种技术的成熟化，将对于解决我国的用电不足有极大的帮助，改变国内现有的能源结构，从而保证能源的持续发展。文献综述

风力发电技术概述

风力发电技术，从其本意上来说就是将风的能量转变成为机械能，再将机械能转变成为电能，其主要的技术就在于发电机及其控制系统。这影响着整个发电系统的效率和性能。所以，风力发电技术的发展重点就是风能和电能相互转换的效率，可靠性，可控制能力和供电性能四项指标都很良好的发电系统。

风力发电机特性

现如今的风力机，大多都由三个部分组成；风轮，机舱和塔架。风会推动桨叶进行旋转，把风能吸收并转变成机械能，传递到轮毂上，变成机械转矩，从而推动发电机的运转。由此产生的电能通过塔架中的电缆传递到变电站，通过变电站输送到电网中进行利用。对于风力发电机组来说，有这么几个基本的要求，就是在电机所处环境下，风况、气侯和电网条件，能够长时间、安全地工作，得到最大的年发电量和最小的发电成本[1] [2]。

风力发电机的输出功率，能够用下列公式来进行运算：

P=1/2 C_p∙ρ∙S∙v^3                        （1.1）

ρ指空气密度，S是桨叶与空气接触的垂直面积，v则指的是风速，C_p是风力机的风能利用系数，这个系数由叶尖速比λ与桨叶的桨距角β来决定，近似计算可以运用如下计算公式进行近似数值计算

C_P (λ,β)=0.22(116/λ_1 -0.4β-5) e^((-12.5)/λ_1 )               (1.2)

其中，λ_1需要满足以下条件

1/λ=1/(λ+0.08β)-0.035/(β^3+1)                         (1.3)

而叶尖速比有下列公式成立

λ=(ω_t∙R)/v                             (1.4)