时间: 2024-11-17 06:40:11 | 作者: 蜗轮蜗杆减速机
说到电，我们的生活中已经离不开它的存在了。无论是手机、电脑、电视还是洗衣机、冰箱。目前为止我国主要的电力还是来源于煤电。据统计，到2019年，我国的火力发电占比69.6%，水电占比17.4%，风电占比5.4%，核电占比4.6%，太阳能占比3%。风电排名第3，发电量是4057亿千瓦时。而在2010年的时候发电量只有446亿千瓦时，只占1.1%。
说到风力发电，我们的第一印象就是坐落在山上的一个大风车一样的东西。的确如此，一般来说，山区的风能储备确实要比平原要多很多。有风就意味着拥有大量的电能。它属于可再生的清洁能源。
随着经济的发展，人们越来越重视保护环境。而火力发电排放的有害物质避免不了对环境的污染。所以就有了水电、核电、风电以及太阳能发电。这些都是清洁能源，对环境几乎没有污染。也就成了世界上大多数国家的选择。
那么风力发电可以分为哪几种呢？原理是什么呢？它又是怎样发电的呢？带着这一系列问题我们来讨论下我国的风力发电！
水平轴发电机就是旋转轴与叶片垂直，跟家里的落地扇差不多。而垂直轴发电机是旋转轴与叶片平行。
我们所见到的大部分都是水平轴发电机，他的优点是叶片旋转空间大，转速高，发展历史较长，效率比垂直轴风力发电机组高，更重要的是完全达到工业化生产。适用于大型风力发电厂。所有商用风力发电机大部分都是水平轴的。
风力发电就是通过风力带动叶片，再通过转子切割磁力线产生交流电。由于风力不稳定，产生的也是13~25V不断变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。
我们知道风是不可能只从一个方向吹来的，那么怎么样才能让风能得到最大的利用呢？
在每一个发电机的旋转轴上都有着一个风向标和电子控制器，电子控制器根据风向标感知风向，再通过偏航装置来控制风机的方向。风小的时候让风机正对风向，大的时候偏离风向，保护风机。
那么我们通常看到的风力发电机的叶片转速都很慢，这能产生多少电能呢？其实它是通过齿轮箱把高速轴提高到低速轴转速的几十倍，再带动发电机发电。
大家都知道我国的能源分布也是极不均衡的，风能主要集中在西北部和海上。想要把这些能源利用起来，就必须建设大量的风力发电机组，而我国风力发电技术起步较晚，直到1986年，在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场，但是规模和单机容量均较小。经过十多年的努力，到1996年底，在全国风能资源丰富的9个省(自治区)已经建设了16个风电场，共安装单机容量30～600千瓦风电机225台，总装机容量从1990年的4000千瓦增加到5．7万千瓦。
据IEA统计1995年全世界风电装机容量达到490万千瓦，发电80亿千瓦时，比1994年的350万千瓦增加140万千瓦。其中德国当年装机最多．约50万千瓦，其次是印度，约43万千瓦。可见当时中国的风电差距有多大！
1995年风电机技术开发的趋势是重量更轻，结构更具柔性的直驱发电机。荷兰率先研制出了柔性风轮试验样机。
同时，新能源发电也得到我国的积极鼓励和支持。第八届四次会议的“九五”计划和2010年远景目标纲要中也提出“积极发展风能、海洋能、地热能等新能源发电”。政府部门也相继出台了一些风电的优惠政策。
其中《风力发电场并网运行管理规定》 中指出，1．风力发电按项目核算所得税，十年还贷期内的前三年全部返还企业，第四至五年返还70％，后五年返还50％。对风电的发展起到了促进的作用。
陆上风电主要是直驱式永磁发电机，它最大的特点就是风轮直接与发电机转子相连，没有了中间的齿轮箱。它是增加磁极对数从而使得电机的额定转速下降，这样就不需要增速齿轮箱，故名直驱。其实原理都差不多，只不过一个是通过齿轮箱增加转速，一个是直接增加磁极对数。
直驱式（无齿轮）风力发电机始于20多年前，由于电气技术和成本等原因，发展较慢。随着近几年技术的发展，其优势才逐渐凸现。德国、美国、丹麦都是在该技术领域发展较为领先的国家。德国于1992年就研制出了功率2兆瓦的直驱发电机。2000年瑞士研制成功了3兆瓦的永磁式转子结构的高压风力发电机。2003年，日本三菱重工也成功研制2兆瓦的风机。
于此同时国内企业也开始进军直驱发电机领域。但是以合资的形式出现，比如湘潭电机集团与日本原弘产株式会社合资的湖南湘电风能有限公司。
时间来到2008年，这一年，具有自主知识产权的新疆金风科技股份公司和哈尔滨九州电气公司也分别研制出1.5兆瓦直驱式风力发电机。这时候开始追平世界先进水平。
2021年4月20日，我国由东方电气风电有限公司自主研制、具备完全知识产权的5.5兆瓦陆上永磁直驱发电机成功下线。标志着我国陆上风电机组正式开启“6MW时代”，在陆上大功率风电机组研制领域取得新的重大突破。
说了陆上的风机，再来说说海上的风机。海上风力发电机主要是以半直驱为主。简单通俗地说就是在风轮与电机之间加个齿轮箱。2021年2月24日，全球功率最大的半直驱风力发电机——12MW海上半直驱永磁同步风力发电机在中车株洲电机公司正式下线，标志着我国在大功率电机核心技术上取得重大突破。
随着近年来对环境的整治力度加大，风力发电量逐年增长，如今已成为风能利用的主要形式。2019年中国风电发电大幅增长到4057亿千瓦时，增长率高达10.85%;截止至2020年底中国风电发电量达到4665亿千瓦时，同比增长15.1%。
风电装机容量逐年增长。2019年我国风电装机容量达到了21005万千瓦。2020年底中国风电累计装机容量达到28153万千瓦，累计增长34.6%，其中新增风电并网装机容量7167万千瓦，同比大增178%。
随着清洁能源技术的创新，成本的不断下降，再加上商业和投资领域做出的减排承诺以应对气候危机，正在对这个万亿美元级别的老牌能源市场带来巨大冲击，并且已经达到了3%的临界点。历史表明，当新的颠覆性技术的市场份额达到3％左右时，产业就到达了它的临界点，资本将开始从传统企业抽离。
风电制造业的激烈竞争最终迎来兼并整合时代，风电市场也会进一步向大型开发商集中，加之技术的进步和规模的明显扩大，整个行业正在步入成熟、稳定的工业化发展轨道。
所以，我们一定要把握好这个时间节点，大力发展清洁能源技术，争取站在世界的前列，引领科技的发展！这是我们每一个科技工作者的使命！
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