风力涡轮机的工作原理及应用场景

　　风力涡轮机的工作原理很简单：风力涡轮机不是像风扇一样使用电来制造风，而是使用风来发电。风使涡轮机的螺旋桨状叶片围绕转子转动，转子使发电机旋转，从而产生电力。

　　风是太阳能的一种形式，由三个并发事件的组合引起：

　　太阳不均匀地加热大气

　　地球表面的不规则性

　　地球的自转。

　　各地的风流模式和速度差异很大，并且会受到水体、植被和地形差异的影响。人类将这种风流或运动能量用于多种用途：航行、放风筝，甚至发电。

　　“风能”描述了利用风产生机械能或电力的过程。这种机械动力可用于特定任务(例如磨碎谷物或抽水)，或者发电机可以将这种机械动力转化为电能。

　　风力涡轮机使用来自转子叶片的空气动力将风能转化为电能，转子叶片的工作原理类似于飞机机翼或直升机转子叶片。当风流过叶片时，叶片一侧的气压会降低。叶片两侧的气压差会产生升力和阻力。升力的力大于阻力，这会导致叶片旋转。叶片直接连接到发电机(如果它是直接驱动涡轮机)或通过轴和一系列齿轮(齿轮箱)连接到发电机，以加快旋转速度并允许使用体积更小的发电机。空气动力到发电机旋转的这种转换产生电力。

　　风力涡轮机的类型

　　大多数风力涡轮机分为两种基本类型：

　　水平轴风力发电机

　　水平轴风力发电机是许多人在想到风力发电机时所想象的。

　　最常见的是，它们具有三个叶片并在“逆风”运行，涡轮机在塔顶旋转，因此叶片面向风。

　　垂直轴风力发电机

　　垂直轴风力发电机有多种类型，包括以法国发明者命名的Darrieus打蛋器式的模型。

　　这些涡轮机是全向的，这意味着它们不需要调整到指向风运行。

　　风力涡轮机可以建在陆地或近海的海洋、湖泊等大片水域中。

　　风力涡轮机的应用

　　现代风力涡轮机可以根据它们的安装位置和它们与电网的连接方式进行分类：

　　陆基风力涡轮机

　　陆基风力涡轮机的大小从 100 千瓦到几兆瓦不等。

　　更大的风力涡轮机更具成本效益，并被组合成风力发电厂，为电网提供大量电力。

　　海上风力涡轮机

　　海上风力涡轮机往往很大，而且比自由女神像还高。

　　它们没有陆基风力装置的运输挑战，因为大型组件可以在船上而不是在公路上运输。

　　这些涡轮机能够捕捉强大的海风并产生大量能量。

　　分布式风能

　　当任何规模的风力涡轮机安装在电表的“客户”侧，或者安装在被使用的地方或附近时，它们被称为分布式风力。许多涡轮机用于分布式应用是小型风力涡轮机。单个小型风力涡轮机(低于 100 千瓦)通常用于住宅、农业以及小型商业和工业应用。

　　小型涡轮机可用于具有其他分布式能源的混合能源系统，例如由柴油发电机、电池和光伏供电的微电网。

　　这些系统被称为混合风能系统，通常用于偏远的离网位置(无法连接到公用电网)，并且在能源组网应用中变得越来越普遍，以实现弹性。