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摘要：人们越来越重视风力发电的应用，中国在这方面也正在努力发展，目前使用的风力涡轮机越多，停电的并网异步风力涡轮机就越多。但是它也有其最大的缺点，就是发电机本身的功率大，最终输出的有效功率很小，实际使用价值不高。因此，人们在使用风力发电问题时现在必须面对这个问题，充分利用风力。
关键词：发电、节能设计、应用
引言：能源和环境是人类为了生存和发展而需要解决的紧迫问题，传统能源主要是煤，石油和天然气。它不仅资源有限，而且造成严重的空气污染。因此，可再生能源的开发利用，特别是风能的开发利用，受到世界各国的高度重视，风力发电是一种可再生，无污染，高能耗，有前景的能源。大力发展风电作为清洁能源已成为世界各国的战略选择，我国风能储量大，分布广泛，开发利用潜力巨大，近年来，我国风电技术的设计和应用发展迅速。
1实现风力发电的原理
风力发电的原理总结在一句话中，该语句使用设备将由温差引起的气流产生的动能转化为电能。实际上，利用空气的动能，即“风”来驱动风车设备上的叶片的旋转，然后将叶片的旋转轴连接到增速器以大大地提高速度的转动，从而将动能转化为机械能，然后再通过轴来驱动发电机的旋转，从而达到发电的目的。小型发电机可以在风车的轴上发电。根据当今风车的技术，约2m/s的微风速度可用于开发电力。风力发电机通常包含许多结构。一般来说，它们通常包含三种结构：风力涡轮机，发电机和铁塔。风轮的作用是将风能转化为机械能，其由两个或多个浆状叶轮组成。当风到达桨的顶部时，桨叶产生驱动力并旋转。桨一般要求重量更轻，质量更好，并且抵抗风和阳光的照射。目前，大部分钢玻璃用于聚合。由材料制成。然而，在实际应用中，风力涡轮机风力涡轮机不能将所有风能转换成机械能。理论上，除了风电损失，风电消耗的一些实际因素外，风电机组可提取的最大功率仅为总风电的60％左右。实际上，大多数风机只能提取总风力的45％或更少。
2.风力发电节能技术分析
在整个风力发电系统结构中，风力发电机组及其控制系统负责将机械能转化为电能。这部分是整个系统的核心，直接影响整个系统的性能，效率和电能质量，也影响风能吸收装置的运行方式，效率和结构。因此，风力发电技术的研究重点是发展适合风电转换的高可靠性，高效率，良好的控制和供电性能的发电机系统，风力发电系统的两个主要部件是风力机和发电机。
根据风力涡轮机速度分类，风力涡轮机通常可以分为恒速风力涡轮机和变速风力涡轮机，以下介绍目前广泛使用的三种风力发电技术及其控制方法和特点。
2.1恒速风力机+感应发电机。该系统包括风力涡轮机，变速箱，感应发电机，软启动装置，电容器组和变压器。它是目前中国使用最广泛的系统。在正常运行中，风力涡轮机以恒定速度运行，并且速度由发电机和变速箱的极数确定。如果使用双速发电机，则风力涡轮机可以以两种不同的速度运行以增加功率输出。软启动器的功能是防止风机切入和切出时的过度涌入电流，而电容器组为感应发电机提供足够的无功功率补偿。这种恒速风力涡轮机系统的功率控制方法通常是桨距控制或失速控制。叶片与转轴刚性连接，风机的桨距角保持不变。当风速增加时，风力涡轮机叶片的迎角增大，直到气流在翼型的上表面上分离以产生脱落，这是失速效应。此时，叶片升程减小并且阻力增加，从而可以减少捕捉风能的目的。该机组的突出优点是：结构简单，鲁棒性好，易于控制，无需维护，成本低。
缺点是：叶片与轮子刚性连接，当风速波动较大时，会产生较大的机械负载，容易导致齿轮箱失效。对刀片的要求也很高;输出功率波动很大;当发生失速时，很难确保恒定的功率输出。功率降低。由于这些原因，这种风力发电系统的容量通常很小。
2.2变速恒频双馈式风力发电机。双馈风力发电机是一种变速风力发电机。该系统包括风力发电机组，齿轮箱，感应电机，PWM逆变器和直流侧电容器。双馈电机的定子直接连接到电网。转子通过两个VSC逆变器连接到电网。该装置可以在很大的速度范围内运行，并实现电网和电网之间的双向能量传输。当风力涡轮机以超同步速度运行时，功率从转子流向电网，当以次同步速度运行时，功率从定子流向转子。直流侧电容器的功能主要是维持直流侧电压。由于使用普通的异步或同步发电机，风力发电系统通过逆变器与电网相连，逆变器位于发电系统的主电路中。因此，逆变器的功率不小于发电机的功率，导致逆变器的成本较高。在转子电路中实现了双馈发电机变速恒频控制方案，流过转子电路的功率由发电机转速范围确定的滑差功率决定，仅定子功率的一部分双向励磁转换容量只是发电机容量的一小部分，并且驱动器的成本大大降低。与恒速风机不同的是，功率控制方法是变桨距控制，即桨距角随风速的变化而变化，使得风机按照最佳参数在较大范围内运行，以改善风能利用。当风速增加到额定值以上时，叶片与车轮之间的轴承机构将转动，增加叶片倾斜角度，减小迎角，从而减小翼型的升力，达到控制转矩的目的，风力涡轮机叶片的动力。
2.3变速风力机+同步发电机。该机组也是一种变速风力发电系统，该系统包括风力涡轮机，齿轮箱，同步发电机，全功率逆变器和直流侧电容器。当发电机采用低速多极同步发电机时，可能不使用齿轮箱，即“直驱”风力发电机组。逆变器部分可以使用两个背对背全功率电压源转换器，也可以通过直流电缆连接。与双馈风力涡轮机不同，该风力发电机组的输出功率通过两个全功率逆变器输送到电网，这两个全功率逆变器与电网完全分离，因此可以在不影响电网频率的情况下以不同的频率运行。
其优点体现在：通过控制变频器的调制比，可以分别控制有功和无功功率，在发生系统故障时可以提供无功功率支持，并且可以改善电网的动态特性;并联电容器也不需要作为无功功率补偿装置;由于该风力发电机是变速运行系统，其功率控制方法是变桨距控制，可以提高风能的利用率，考虑到风电资源丰富和风电场选址问题，海上风电场需要使用直流电缆和陆地换流站连接;可以为岛屿和偏远地区等无源网络供电，体现了轻型高压直流输电的优势。
以上三种风力发电系统代表了风力发电技术的发展趋势，随着大功率电力电子器件性价比的提高和控制策略的发展，使用第三种风力发电机组系统的优势将逐渐体现出来。风力发电机组将从失速型逐渐发展到变速变距型，当今风力发电机的主流技术是变桨技术。变速变桨距风力发电机具有较高的风能转换效率，可有效降低风机运行噪声，电能质量较好。诸如主动控制之类的技术可以显着降低风力涡轮机的负载并增加风力涡轮机的功率重量比。
3.风力发电节能技术的应用
3.1风力发电技术在建筑节能中的应用。高层建筑之间有强烈的气流。两栋建筑物之间的墙壁是垂直的，风不会在这里被吹走。它比露天风更集中。风力涡轮机布置在不同的层和建筑物的表面上，无数的微型风力涡轮机被组织成一个可以实现通风和发电效果的系统组织。随着节能减排，生态环保等措施的进一步加强，风力发电建筑将越来越受到世界各国的关注。
3.2风力发电技术在农村电力建设中的应用。在西部贫困地区，由于距离传统电网较远，扩大电网解决电力消耗问题既不现实也不经济。这些地区大部分都拥有丰富的可再生能源（风能，太阳能和水力发电）。利用小型风力发电技术解决这些地区的电力问题，不仅节能减排，还可以实现绿色家园的建设。
3.3风力发电从陆地向海面拓展。海面广阔的空间和风力发电的巨大潜力使得从陆地到海洋的风力发电成为一种趋势，目前，国内许多海外作战舰队和舰队都采用风力发电技术来解决海上采暖和照明等问题。
结束语
作为具有巨大应用潜力的清洁可再生能源，风能已引起世界各国的关注，并已发展成为增长最快的新能源之一，并具备与传统能源竞争的能力。此外，风力发电的控制技术已成为研究的热点，更多的节能环保技术已被广泛应用于人们的生产和生活中。
参考文献：
[1]刘万琨等.风能与风力发电技术.化学工业出版社，2007
[2]包耳.风力发电技术的发展现状[J].可再生能源，2004，