风能捕获技术及配套装置

将风的动能转化为可利用的其他形式能量（如电能、机械能、热能等）的机械统称为风能转换装置。风力机是最通用的风能转换装置。现代风力机一般由风轮系统、传动系统、能量转换系统、保护系统、控制系统和塔架等组成。

风轮系统是风力机的核心部件，包括叶片和轮毂。风轮叶片类似于飞行器——直升机的旋翼，具有空气动力外形，叶片剖面有如飞机机翼的翼型。从叶根到叶尖，其扭角和弦长有一定的分布规律。当气流（风）流经叶片时，将产生升力和阻力。它们的合力在风轮旋转轴的垂直方向上的分量可以使风轮旋转，并带动传动轴转动，将风的动能转换成传动轴的机械能。风力机的保护系统和调节系统是保证安全和提高功能的重要部件。风力机调节系统是自动调节风轮运动参数的机构，主要由调向装置和调速装置组成。调向装置的作用是调节风轮旋转平面与气流方向相垂直，使风力机的功率输出最大。小型风力机常用尾舵调向，当风轮旋转轴与气流方向不一致时，作用在尾舵上的空气动力可使风轮旋转平面与气流方向保持一致。中大型风力机常用伺服电机，在风向标和测速电机的控制下，它可以正反转动，调整方向。调速装置是调节风轮转速的，在风力机工作风速范围内起功率调节作用，在高风速时起保护作用。

塔架用于支撑风力机风轮、机舱等部件，将风轮置于一定高度，利用风的剪切效应，使风轮增加输出功率。例如，在乡间田野上，如果10米高度处的风速为5米／秒，那么在20米和30米高度处的风速就可分别达到5.6米／秒和6米／秒。风轮的输出功率与风速的立方成正比，当一个风轮在5米／秒风速时输出的功率是100千瓦，而在6米／秒风速时就可达到173千瓦。现代风力机在塔架底部安装有专门的电子监控系统，使各部件协调运行，并对故障情况进行监测。风力机的形式很多，且各有特点。按风力机额定功率大小，可划分为微型（小于1千瓦）、小型（1～10千瓦）、中型（10～100千瓦）和大型（大于100千瓦）风力机。按照风轮旋转轴形式分，又有水平轴风力机和垂直轴风力机之别。最常见的是水平轴风力机，技术上比较成熟。垂直轴风力机与水平轴风力机相比，它可以在任意风向情况下运动，不需要调向装置；其次，发电机的位置接近地面，维修方便。垂直轴风力机的风轮有2种，一种是阻力型，常见的有萨冯尼斯风轮、还有平板式和涡轮式风轮等；另一种是升力型，常见的有φ形达里厄风轮和直叶片风轮等。垂直轴风力机的缺点是起动和制动性能差。(www.xing528.com)

水平轴风力机按风轮叶片数目又有单叶片、双叶片、三叶片和多叶片几种。水平轴风力机按风轮与风向和塔架的相对位置划分，有上风式和下风式风力机。风先流过风轮再通过塔架的为上风式风力机；风先流过塔架再通过风轮的为下风式风力机，它具有自动对风能力，但气流在塔架后面会形成涡流，使风轮的输出功率下降，称为塔影效应。