国内外风力发电技术的现状与进展趋势田 德 (内蒙古农业大学新能源技术讨论所,呼和浩特 010018) 风能是一种可再生的清洁能源。近 30 年来,国际上在风能的利用方面,无论是理论讨论还是应用讨论都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善,并网型风力发电机单机额定功率最大已经到 5MW,叶轮直径达到 126m 。截止 2024 年世界装机容量已达58,982MW,风力发电量占全球电量的 1%。中国成为亚洲风电产业进展的主要推动者之一,其总装机容量居世界第 8 位,2024 年新增装机容量居世界第 6 位。今后,国内外风力发电技术和产业的进展速度将明显加快。1 引 言风是最常见的自然现象之一,是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”,流动空气具有的动能称之为风能。因此,风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织(WMO)和中国气象局气象科学讨论院分析,地球上可利用的风能资源为 200 亿 kW,是地球上可利用水能的 20 倍。中国陆地 10m 高度层可利用的风能为2.53 亿 kW,海上可利用的风能是陆地上的 3 倍,50m 高度层可利用的风能是 10m 高度层的 2 倍,风能资源非常丰富。风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一 [1]。风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水,而且还有风力致热、风帆助航等。因此,开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力,从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的讨论。在本文中,将对国内外风力发电技术的现状和进展趋势进行论述。2 风力发电基本知识2.1 风能的计算公式空气运动具有动能。风能是指风所具有的动能。假如风力发电机叶轮的断面积为 A,则当风速为 V 的风流经叶轮时,单位时间风传递给叶轮的风能为 (1)其中:单位时间质量流量 m=ρAV (2)在实际中, (3)式中:PW—每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能,即风能功率,W;Cp—叶轮的风能利用系数;m—齿轮箱和传动系统的机械效率,一般为 0.80—0.95,直驱式风力发电机为 1.0;e—发电机效率,一般为 0.70—0.98;—空气密度,kg/m3;A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积,m2;V—风速,m/s。 2.2 贝茨(Betz)理论第一个关于风轮的完整理论是由德国哥廷根讨论所的 A·贝茨于 1926 年建立的。贝茨假定风轮是理想的,也就是说没有轮毂,而叶片数是无穷多,并且对通过风轮的气流没有阻力。因此这是一个纯粹的能量转换器。此外还进一步假设气流在整个风...