風(fēng)力發(fā)電中的能量轉(zhuǎn)換

摘要：風(fēng)能作為能量密度小且不穩(wěn)定的能源，在如今自然環(huán)境越來越差的情況下逐漸得到人們的青睞。使用風(fēng)能最多的方法是風(fēng)能發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電具有間歇性與波動(dòng)性，這種特點(diǎn)對(duì)使用風(fēng)力發(fā)電來說的電網(wǎng)是一個(gè)缺點(diǎn)。風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能變成機(jī)械能，最后變成電能，形成了電。但這種能量轉(zhuǎn)換的效率不高，所以應(yīng)當(dāng)加大能量轉(zhuǎn)換的效率，增加風(fēng)能的可利用率，減小轉(zhuǎn)化成本。在世界可利用資源日益減少的今天，必須節(jié)約使用資源，開發(fā)無污染、可以重復(fù)使用的資源。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；能源；能量轉(zhuǎn)換

風(fēng)能在幾千年前就開始被人類所使用，從灌溉農(nóng)田到轉(zhuǎn)動(dòng)磨坊再到如今的發(fā)電，因?yàn)榍鍧嵡铱稍偕恢北蝗藗兦嗖A。在被環(huán)境污染嚴(yán)重的今天，風(fēng)能因其隨時(shí)取、用不完、分布廣、環(huán)保等特點(diǎn)，成為人們的重點(diǎn)研究能源。風(fēng)能的大小隨時(shí)間、空間的變化而變化，雖然蘊(yùn)含著極大的能量，但人們可利用的部分卻非常少。開發(fā)風(fēng)能利用新方法，增加可利用能源部分，提高轉(zhuǎn)換效率，減小轉(zhuǎn)換成本，可以更少地使用能源和減輕使用能源給環(huán)境帶來的危害。

一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)

1、組成

風(fēng)輪、塔架、機(jī)艙、基礎(chǔ)共同組成了風(fēng)力發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要部分是風(fēng)輪，機(jī)艙包括底盤、機(jī)艙罩（裝有風(fēng)向與風(fēng)速傳感器）和整流罩，底盤包括偏航系統(tǒng)、變槳距系統(tǒng)、機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)。艙壁連接塔架，塔架支持安放在基礎(chǔ)上的機(jī)艙。

2、工作原理

風(fēng)車上的葉片隨風(fēng)的吹動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，提高轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)開始發(fā)電，這些就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理。風(fēng)力發(fā)電機(jī)在被使用時(shí)會(huì)使人們認(rèn)為發(fā)電機(jī)隨著功率的變小而不好，這種看法其實(shí)是不對(duì)的。風(fēng)力發(fā)電機(jī)只是一個(gè)為電瓶充電的設(shè)備，功率取決于電瓶。不同功率的電力發(fā)電機(jī)適用于不同的地區(qū)，比如山區(qū)的路燈、小的村莊適用小點(diǎn)的電力發(fā)電機(jī)等。

3、種類

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要種類有三種，包括變速的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和恒速的風(fēng)力發(fā)電機(jī)還有有限變速的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)是利用籠型異步發(fā)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)發(fā)電?；\型異步發(fā)電機(jī)構(gòu)成簡(jiǎn)易、成本小、極為可靠，所以非常適用于風(fēng)力發(fā)電。有限變速的風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用繞線的異步發(fā)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)發(fā)電。繞線式異步發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠改變轉(zhuǎn)差率，提高輸出功率，提升性能。變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)是有電勵(lì)的磁同步發(fā)電機(jī)和永磁的同步發(fā)電機(jī)兩種。

二、風(fēng)力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換

1、風(fēng)力發(fā)電的利用方法及缺點(diǎn)

風(fēng)能通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化成電能，然后進(jìn)行發(fā)電，這就是風(fēng)力發(fā)電的過程。因?yàn)槭褂玫牡胤讲煌?，所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)有離網(wǎng)類型和并網(wǎng)類型兩種風(fēng)力發(fā)電機(jī)。離網(wǎng)類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)別名為獨(dú)自運(yùn)行風(fēng)力機(jī)，功率小，適用于沒有電網(wǎng)的一些地區(qū)。并網(wǎng)類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率大，適用于大規(guī)模利用風(fēng)能的一些地區(qū)。在研究風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用時(shí)，普通風(fēng)力發(fā)電機(jī)是利用葉片隨風(fēng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，把風(fēng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，使得發(fā)電機(jī)開始正常發(fā)電，完成機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的工作。但缺點(diǎn)是發(fā)電與用電沒有同時(shí)進(jìn)行，可以利用儲(chǔ)能設(shè)備將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，但是第二次使用時(shí)必須再轉(zhuǎn)化為電能，又額外增添兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程。

2、壓縮空氣儲(chǔ)能

因?yàn)轱L(fēng)能的能量密度極小、不安全，所以風(fēng)能轉(zhuǎn)化的電能的能量也不安全，需要先利用特殊的設(shè)備加工獲得的風(fēng)才可以獲得安全的電。將壓縮空氣當(dāng)成儲(chǔ)藏能量的東西，風(fēng)能轉(zhuǎn)化在壓縮的空氣里面，從而控制壓縮空氣的散發(fā)時(shí)間和散發(fā)的速度，就可以獲得穩(wěn)穩(wěn)的電，同時(shí)可以消除風(fēng)能的能量不穩(wěn)問題，提升能量轉(zhuǎn)換的效率，消除發(fā)電與用電不同時(shí)候的毛病。

3、大規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS

由于電池技術(shù)不斷發(fā)展，只擁有DC/AC環(huán)節(jié)的變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和擁有Z源網(wǎng)絡(luò)與DC/AC的變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有零件容易被掌控、數(shù)量少、能量轉(zhuǎn)換效率高、波形輸出質(zhì)量高等特點(diǎn)，所以它們?cè)谖磥韺?huì)更加地受到人們的青睞，在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。LCL型變流器有著可以有效地阻止高次諧波、更好地減小電感的數(shù)值、降低PCS的成本、提升PCS的動(dòng)態(tài)性能等優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)作為PCS濾波器的主要部分。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，風(fēng)能是一種太陽(yáng)能，也是一種可再生、無污染能源。因?yàn)橛兄?yáng)光的存在，風(fēng)能才會(huì)可以無限利用且環(huán)保。由于制作的成本不斷降低和風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，風(fēng)能的使用前景非常廣泛。因?yàn)槲覈?guó)過去對(duì)于風(fēng)能的關(guān)注較少加上專業(yè)的人才缺失，所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組研發(fā)的實(shí)力不強(qiáng)，風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率也低。在環(huán)境污染極為嚴(yán)重的今天，風(fēng)能的優(yōu)勢(shì)在于清潔、無污染、可再生，所以其極大可能會(huì)成為世界的第三大能源。我國(guó)應(yīng)加大風(fēng)能的使用率，提高能量轉(zhuǎn)換效率，節(jié)約資源。

參考文獻(xiàn)：

[1]黎發(fā)貴，郭太英.風(fēng)力發(fā)電在中國(guó)電力可持續(xù)發(fā)展中的作用[J].貴州水利水電.2016（2）：16.

[2]唐曉軍.壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)現(xiàn)狀[J].能源研究與利用.2016，（4）：25-27

[3]李戰(zhàn)鷹，胡玉峰，吳俊陽(yáng).大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2015，4（5）：39-42.

作者簡(jiǎn)介：王畇竹（2001.07.11）女，籍貫：吉林省松原市，單位：吉林省松原市吉林油田高級(jí)中學(xué)，研究方向：物理學(xué)。endprint