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风力发电原理及风力发电的工艺流程
发电风力发电机最初出现在十九世纪末。自二十世纪八十年代起,这项技术不断发展并日渐成熟,适合工业应用。近二三十年,典型的风力发电机的风轮直径不断增大,而额定功率也不断提升。
在二十一世纪00年代初,风力发电机最具经济效益的额定输出功率范围在600千瓦至750千瓦之间,而风轮直径则在40米至47米之间。当时所有制造商都有生产这类风力发电机。新一代的兆瓦级风力发电机是以这类机种作为基础发展出来的。
二零零七年初,有一些制造商开始生产额定功率为几兆瓦而风轮直径达到约90米的风力发电机(例如VestasV9030兆瓦
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风电机,NordexN9025兆瓦风电机等等),甚至有些直径达100米如GE36兆瓦风电机。这些大型风力发电机主要市场是欧洲。在欧洲,适合风电的地段日渐减少,因此有逼切性安装发电能力尽量高的风力发电机。
另一类更大型的为海上应用而设计的风力发电机,已经完成设计并制成原型机。例如REPower公司设计的风力发电机风轮直径达126米,功率达5兆瓦。
1风的功率风的能量指的是风的动能。特定质量的空气的动能可以用下列公式计算。能量12X质量X速度2吹过特定面积的风的的功率可以用下列公式计算。功率12X空气密度X面积X速度3其中,功率单位为瓦特;空气密度单位为千克立方米;面积指气流横截面积,单位为平方米;速度单位为米秒。在海平面高度和摄氏15度的条件下,乾空气密度为1225千克立方米。空气密度随气压和温度而变。随著高度的升高,空气密度也会下降。
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於上述公式中可以看出,风的功率与速度的三次方〔立方〕成正比,并与风轮扫掠面积成正比。不过实际上,风轮只能提取风的能量中的一部分,而非全部。
2风力发电机的工作原理现代风力发电机采用空气动力学原理,就像飞机的机翼一样。风并非
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