宗　倩

風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計

宗倩

（電能（煙臺）核電技術(shù)有限公司，山東 煙臺 265100）

風(fēng)能清潔無污染，是人們夢寐以求的新能源。風(fēng)力發(fā)電是一種有效利用風(fēng)能的新形式，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備決定著發(fā)電效率與發(fā)電成本，因此優(yōu)化發(fā)電設(shè)備至關(guān)重要。通過闡述風(fēng)力發(fā)電基本原理及現(xiàn)代風(fēng)機的基本組成，提出風(fēng)力發(fā)電設(shè)備優(yōu)化設(shè)計的幾點思路，為提高風(fēng)力發(fā)電可利用價值提供參考。

風(fēng)力發(fā)電；發(fā)電設(shè)備；優(yōu)化設(shè)計

風(fēng)力發(fā)電是一種新能源發(fā)電技術(shù)，具有優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、改善生態(tài)環(huán)境、促進社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)勢。目前，世界各國都在大力發(fā)展和研究風(fēng)力發(fā)電及其相關(guān)技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備決定著發(fā)電效率與發(fā)電成本，因此，優(yōu)化發(fā)電設(shè)備至關(guān)重要。

1　風(fēng)力發(fā)電原理

風(fēng)力發(fā)電是現(xiàn)階段我國研發(fā)的一項新技術(shù)，對于我國電力行業(yè)的發(fā)展與進步都有非常重要的作用。風(fēng)力發(fā)電基本原理是風(fēng)車的葉片在風(fēng)力的吹動下轉(zhuǎn)動，葉片轉(zhuǎn)動的動能轉(zhuǎn)換成發(fā)動機的動能，發(fā)動機的動能最終轉(zhuǎn)化成電能。

2　現(xiàn)代風(fēng)機的基本組成

2.1控制系統(tǒng)

風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)機主要由兩部分組成：一是核心控制系統(tǒng)，二是運行系統(tǒng)。風(fēng)機的控制系統(tǒng)相當(dāng)于人類的大腦，是主要的核心區(qū)域。隨著科技的不斷發(fā)展與建設(shè)，控制系統(tǒng)已經(jīng)步入了信息化時代，在風(fēng)力發(fā)電的內(nèi)部，有一個控制室，包含信息化設(shè)備，主要有計算機、各種電路的集合體與控制器及其電子控制器。計算機的功能是設(shè)置相關(guān)參數(shù)，例如，當(dāng)風(fēng)力達(dá)到一定等級的時候，才能進行風(fēng)力發(fā)電；電路的集合體與控制器掌管的是電路的運行與停止，并及時發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的電路，從而對電路進行檢修與維護；電子控制器是它的核心部件，它的作用是決定葉片是否轉(zhuǎn)動、風(fēng)力發(fā)電工作的開展是否進行等。當(dāng)風(fēng)力過小或過大，風(fēng)力發(fā)電的葉片不適合轉(zhuǎn)動時，可通過電子控制器人為停止風(fēng)力發(fā)電機。

2.2運行系統(tǒng)

運行系統(tǒng)也是風(fēng)力發(fā)電中風(fēng)機的重要組成部分，它類似于人類的四肢。當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)出相關(guān)指示的時候，負(fù)責(zé)實現(xiàn)指令的部件就是風(fēng)機的運行系統(tǒng)。運行系統(tǒng)的組成比較多，不同的部件有著不同的作用。核心部件包括：機艙、轉(zhuǎn)子葉片、軸心、發(fā)動機、液壓系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)。機艙的作用是放置發(fā)動機與齒輪箱，承載風(fēng)力發(fā)電的動力系統(tǒng)；轉(zhuǎn)子葉片的作用是進行轉(zhuǎn)動產(chǎn)生動力勢能，是基礎(chǔ)的能量轉(zhuǎn)換部件；軸心是電機的核心部件，電機的存在就是依附在軸心上；發(fā)動機是風(fēng)力發(fā)電的動力系統(tǒng)，它將動能轉(zhuǎn)化成機械能與電能；液壓系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)是保障風(fēng)機正常運轉(zhuǎn)的設(shè)備。

3　風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計

3.1風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備優(yōu)化設(shè)計的重要組成部分。由于資源與能源的限制，節(jié)能似乎已經(jīng)成為了一個時代性的主題。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備在進行優(yōu)化設(shè)計時，一定也要做到節(jié)能。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在進行電能轉(zhuǎn)化的過程中，還是會損失大量的能量，比如損失的熱能、勢能等。此外，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在進行電能轉(zhuǎn)化的過程中，不僅僅做了有用功，還在很大程度上做了無用功，能量的轉(zhuǎn)化效率低使得能源的浪費比較明顯與突出。因此，在開展風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計的工作過程中，要不斷優(yōu)化能量的轉(zhuǎn)化效率，研究對廢熱與勢能的有效利用。

3.2偏航控制程序設(shè)計

偏航控制程序是風(fēng)力發(fā)電重要的核心程序之一。偏航控制程序的主要功效有兩種：第一種功能是提高對風(fēng)能的捕捉能力。風(fēng)向與風(fēng)力都是處于不斷變化的，但是某一個方向的風(fēng)力與風(fēng)向相對來說會處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電的葉片核心與穩(wěn)定方向的風(fēng)力處于垂直狀態(tài)的時候，所能捕獲的風(fēng)能是最多的。偏航控制程序的作用就是檢測出穩(wěn)定的風(fēng)力與風(fēng)向，然后智能地調(diào)整葉片的方向。以往的偏航控制程序反應(yīng)不夠靈敏，當(dāng)風(fēng)力與風(fēng)向發(fā)生微弱變化的時候，不能及時捕捉最穩(wěn)定的風(fēng)力與風(fēng)向，使得對風(fēng)力的捕捉能力不強。因此，在對偏航控制程序進行優(yōu)化設(shè)計時，要提高它的靈敏度。第二種功效是自動解除纏繞的電纜。當(dāng)葉片進行不斷變化轉(zhuǎn)動的時候，電纜會在一定程度上纏繞在一起。偏航控制程序會定期地對纏繞在一起的電纜進行自動解除，但是偏航控制程序原本的設(shè)計是一定時間內(nèi)對電纜進行自動解除，而有的時候風(fēng)力變化比較頻繁，設(shè)定的時間與電纜的解除存在一定的差別。因此，在優(yōu)化偏航控制程序設(shè)計時，設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)參考電纜的纏繞程度，而不是時間。

3.3變槳距程序設(shè)計

變槳距程序的主要作用是在風(fēng)力不斷變化時，改變風(fēng)機的變槳距，改變整體的受力狀況，使風(fēng)機的輸出功率變大，保障最佳的轉(zhuǎn)化效率。變槳距程序的存在可以在很大程度上減輕葉片的整體質(zhì)量，使葉片在轉(zhuǎn)動的時候更加便捷。以往變槳距程序反應(yīng)能力較差，不能夠及時進行變槳，且在風(fēng)機轉(zhuǎn)變的過程中耗費大量的能量。因此，在變槳距程序優(yōu)化設(shè)計的時候，要提高它的靈敏程度，使變槳距程序更加智能化、節(jié)能化。

3.4全自動啟動程序設(shè)計

風(fēng)力發(fā)電并不是在有風(fēng)的時候就需要啟動程序，當(dāng)風(fēng)力較小的時候，如果啟動風(fēng)機，那么轉(zhuǎn)化的電能與磨損相比還是不值，當(dāng)風(fēng)力較大的時候，如果啟動風(fēng)機，就會對風(fēng)機產(chǎn)生一定的損害。因此，對風(fēng)力進行掌握并判斷是否能夠啟動風(fēng)機是一項非常重要的工作。全自動啟動程序負(fù)責(zé)的主要就是這方面的工作，但是以往的全自動啟動程序?qū)︼L(fēng)力判斷存在的誤差還是比較大，隨著我國科技的不斷發(fā)展與技術(shù)的不斷進步，這方面的技術(shù)得到了很大的提升與改善，現(xiàn)在的全自動啟動程序可以準(zhǔn)確地對風(fēng)的情況進行判斷，從而更加智能地對風(fēng)機進行適應(yīng)性的改變。

4　優(yōu)化設(shè)計的意義

電力是我國一切行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)與保障，促進電力行業(yè)的發(fā)展對我國整體發(fā)展有著重要的意義。而風(fēng)力發(fā)電近些年已經(jīng)逐漸成為我國電力行業(yè)的重要組成部分，因此，對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備進行優(yōu)化設(shè)計，可以促進我國風(fēng)力發(fā)電行業(yè)更好、更快地發(fā)展。

5　結(jié)語

風(fēng)能是新時期人類賴以生存的新能源，開發(fā)利用風(fēng)能將成為一種趨勢。風(fēng)力發(fā)電是對風(fēng)能最有效的利用方式之一，優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電設(shè)計將成為提高風(fēng)力發(fā)電可利用價值的最有效方法。相信有了優(yōu)化的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，風(fēng)能將得到最大限度的利用。

［1］ 王輝，張炤.分析風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計［J］.科技傳播，2012，（12）：47-48.

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Optimal design of wind pow er generation equipm ent

ZONGQian
(Electric Energy(Yantai)Nuclear Power Technology Co.,Ltd.,Yantai265100,China)

Wind power is clean and pollution-free,which is the new energy peoplewant to use.Wind power generation is an effective new form of usingwind energy,wind power generation equipmentdetermines the efficiency and costof power generation,therefore to optimize power generation equipment is essential.Through elaborating basic composition ofwind power generation a nd basic principles ofmodern wind turbines,this paper proposed a few ideas on optimal design ofwind power generation equipment,which provided reference for increasing itsuse value.

Wind powerpoint;Powergeneration equipment;Optimaldesign

TK83

A

1674-8646（2016）04-0016-02

2015-12-15

宗倩（1982-），女，遼寧撫順人，工程師，碩士，從事核電設(shè)備監(jiān)造技術(shù)及管理工作。