風力發電中的能量轉換

摘要：風能作為能量密度小且不穩定的能源，在如今自然環境越來越差的情況下逐漸得到人們的青睞。使用風能最多的方法是風能發電。風力發電具有間歇性與波動性，這種特點對使用風力發電來說的電網是一個缺點。風力發電是風力發電機將風能變成機械能，最后變成電能，形成了電。但這種能量轉換的效率不高，所以應當加大能量轉換的效率，增加風能的可利用率，減小轉化成本。在世界可利用資源日益減少的今天，必須節約使用資源，開發無污染、可以重復使用的資源。

關鍵詞：風力發電；能源；能量轉換

風能在幾千年前就開始被人類所使用，從灌溉農田到轉動磨坊再到如今的發電，因為清潔且可再生一直被人們青睞。在被環境污染嚴重的今天，風能因其隨時取、用不完、分布廣、環保等特點，成為人們的重點研究能源。風能的大小隨時間、空間的變化而變化，雖然蘊含著極大的能量，但人們可利用的部分卻非常少。開發風能利用新方法，增加可利用能源部分，提高轉換效率，減小轉換成本，可以更少地使用能源和減輕使用能源給環境帶來的危害。

一、風力發電機

1、組成

風輪、塔架、機艙、基礎共同組成了風力發電機。風力發電機的主要部分是風輪，機艙包括底盤、機艙罩（裝有風向與風速傳感器）和整流罩，底盤包括偏航系統、變槳距系統、機組發電系統。艙壁連接塔架，塔架支持安放在基礎上的機艙。

2、工作原理

風車上的葉片隨風的吹動而轉動，提高轉速，使發電機開始發電，這些就是風力發電機的工作原理。風力發電機在被使用時會使人們認為發電機隨著功率的變小而不好，這種看法其實是不對的。風力發電機只是一個為電瓶充電的設備，功率取決于電瓶。不同功率的電力發電機適用于不同的地區，比如山區的路燈、小的村莊適用小點的電力發電機等。

3、種類

風力發電機的主要種類有三種，包括變速的風力發電機和恒速的風力發電機還有有限變速的風力發電機。恒速風力發電機是利用籠型異步發電機來實現發電。籠型異步發電機構成簡易、成本小、極為可靠，所以非常適用于風力發電。有限變速的風力發電機利用繞線的異步發電機來實現發電。繞線式異步發電機的優點在于能夠改變轉差率，提高輸出功率，提升性能。變速風力發電機是有電勵的磁同步發電機和永磁的同步發電機兩種。

二、風力發電的能量轉換

1、風力發電的利用方法及缺點

風能通過風力發電機轉化成電能，然后進行發電，這就是風力發電的過程。因為使用的地方不同，所以風力發電機有離網類型和并網類型兩種風力發電機。離網類型的風力發電機別名為獨自運行風力機，功率小，適用于沒有電網的一些地區。并網類型的風力發電機功率大，適用于大規模利用風能的一些地區。在研究風力發電的應用時，普通風力發電機是利用葉片隨風而轉動，把風能轉變成機械能，使得發電機開始正常發電，完成機械能轉化成電能的工作。但缺點是發電與用電沒有同時進行，可以利用儲能設備將電能轉化為其他形式的能量，但是第二次使用時必須再轉化為電能，又額外增添兩個能量轉換過程。

2、壓縮空氣儲能

因為風能的能量密度極小、不安全，所以風能轉化的電能的能量也不安全，需要先利用特殊的設備加工獲得的風才可以獲得安全的電。將壓縮空氣當成儲藏能量的東西，風能轉化在壓縮的空氣里面，從而控制壓縮空氣的散發時間和散發的速度，就可以獲得穩穩的電，同時可以消除風能的能量不穩問題，提升能量轉換的效率，消除發電與用電不同時候的毛病。

3、大規模電池儲能系統PCS

由于電池技術不斷發展，只擁有DC/AC環節的變流器拓撲結構和擁有Z源網絡與DC/AC的變流器拓撲結構具有零件容易被掌控、數量少、能量轉換效率高、波形輸出質量高等特點，所以它們在未來將會更加地受到人們的青睞，在更多的領域得到應用。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值、降低PCS的成本、提升PCS的動態性能等優點，將會作為PCS濾波器的主要部分。

三、結束語

綜上所述，風能是一種太陽能，也是一種可再生、無污染能源。因為有著太陽光的存在，風能才會可以無限利用且環保。由于制作的成本不斷降低和風力發電機技術的持續發展，風能的使用前景非常廣泛。因為我國過去對于風能的關注較少加上專業的人才缺失，所以風力發電機組研發的實力不強，風能的轉換效率也低。在環境污染極為嚴重的今天，風能的優勢在于清潔、無污染、可再生，所以其極大可能會成為世界的第三大能源。我國應加大風能的使用率，提高能量轉換效率，節約資源。

參考文獻：

[1]黎發貴，郭太英.風力發電在中國電力可持續發展中的作用[J].貴州水利水電.2016（2）：16.

[2]唐曉軍.壓縮空氣儲能技術現狀[J].能源研究與利用.2016，（4）：25-27

[3]李戰鷹，胡玉峰，吳俊陽.大容量電池儲能系統PCS拓撲結構研究[J].南方電網技術，2015，4（5）：39-42.

作者簡介：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中學，研究方向：物理學。endprint