Processen för vindkraftsgenerering omfattar huvudsakligen följande steg
De grundläggande principerna för vindkraft
Vindenergi konverteras till mekanisk energi
Vindkraftsgenerering använder vindens kinetiska energi för att driva bladen på en vindturbin så att de roterar. När vinden blåser genom bladen på en vindturbin konverterar den speciella formen och vinkeln på bladen vindens kinetiska energi till bladens roterande mekaniska energi.
Till exempel, den vanliga treblads-vindturbinen har ett bladdesign som liknar flygplansvingar. När vinden passerar bladen uppstår olika luftflödeshastigheter på bladens övre och undre ytor, vilket genererar lyftkraft och motstånd, och lyftkraften driver bladen att rotera.
Mekanisk energi konverteras till elektrisk energi
Bladens rotation överförs till generatorn via en axel som är fastsatt vid navet. En rotor inuti generatorn klipper magnetiska kraftlinjer i ett roterande magnetfält, vilket skapar en inducerad elektromotorisk kraft som konverterar mekanisk energi till elektrisk energi.
Till exempel, i en synkron generator består roton ofta av en permanentmagnet eller en uppspänningsvindning som skapar en växelströmselektromotorisk kraft i statorvindningen när roton roterar. Genom transformatorn höjs generatorns utgångsspanning till det spänningsnivå som är lämpligt för nätöverföring, och sedan sänds den elektriska energin till nätet.
Sammansättning av vindkraftsystem
Vindturbinuppsättning
Inklusive vindhjul (blad, nav och variabel propellersystem), axel, växellåda (vissa direktdrivna vindturbiner har ingen växellåda), generator, riktningssystem, bromssystem och kontrollsystem.
Vindturbinen är en nyckelkomponent för att fånga vindenergi, och bladens form och längd bestämmer vindturbinens effektivitet för vindenergifångst. Växellådan används för att konvertera vindturbins låga hastighet till den höga hastighet som krävs av generatorn. Riktningssystemet gör det möjligt för vindturbinen att alltid vara justerad med vindriktningen för att maximera vindenergifångsten. Bromssystemet används för att stoppa vindturbins drift i nödsituationer. Kontrollsystemet ansvarar för övervakning och styrning av vindturbins olika komponenter för att säkerställa dess säkra och stabila drift.
Stolpe
Den används för att stödja vindturbiner så att de kan fånga mer vindenergi på tillräcklig höjd. Stolpens höjd fastställs vanligtvis utifrån lokala vindresurser och topografiska förhållanden.
Till exempel, i platta, öppna områden kan stolpar vara relativt höga för starkare vindhastigheter; i bergiga områden eller områden med komplex terräng kan stolpens höjd begränsas.
Energifördelnings- och distributionsystem
Inklusive transformatorer, strömbrytare, kablar, etc., används för att höja spänningen på den elektricitet som emitteras av vindturbinen och leverera den till nätet.
Transformatorer höjer den lägre spänningen från generatorn till ett spänningsnivå som är lämpligt för nätöverföring, strömbrytare används för att styra energifördelningen, och kablar ansvarar för att överföra elektrisk energi från vindturbinen till transformatorn och nätet.
En metod för att använda vindkraft som en förnybar energikälla
Integration i nätet
Det vanligaste sättet att använda vindkraft är dess integration i nätet för att tillhandahålla ren, förnybar energi till elkraftsystemet. När den elektriska energin som emitteras av vindturbinen höjs av överförings- och transformeringssystemet skickas den till kunden via nätet.
Elkraftnätet kan integrera och distribuera kraftgenerationsresurser från olika regioner och typer för att tillgodose användarnas behov. Som en instabil energikälla behöver vindkraft kombineras med andra stabila kraftgenerationsmetoder (som termisk kraftproduktion, vattenkraft, etc.) för att säkerställa det stabila driftet av nätet.
Till exempel, i områden rika på vindresurser kan stora vindparker byggas för att integrera vindkraft i nätet för att tillhandahålla el till den omgivande regionen och till och med hela landet.
Distribuerad generation
Utom att integreras i stora elkraftnät kan vindkraft också användas i distribuerade generationsystem. Distribuerad vindkraft installeras vanligtvis nära användarna, såsom fabriker, skolor, samhällen, etc., för att tillhandahålla användarna med en oberoende elförsörjning eller som en reservkraftkälla.
Distribuerade vindkraftsgenereringssystem kan minska elavfall under överföringen och förbättra energieffektiviteten. Samtidigt kan det öka elkraftsystemets tillförlitlighet och stabilitet och minska beroendet av ett centraliserat nät.
Till exempel, vissa avlägsna områden eller öar kan installera små vindturbiner för att tillhandahålla el till lokala invånare och lösa problemet med brist på el eller otillräcklig elförsörjning.
Integration av energilagrings-teknologi
På grund av vindkraftsgenereringens instabilitet, för att bättre utnyttja vindresurser, kan vindkraftsgenerering kombineras med energilagrings-teknologi. Energilagrings-systemet kan lagra överflödig elektrisk energi när vindkraften är hög, och släppa elektrisk energi när vindkraften är låg eller saknas för att tillgodose användarnas elbehov.
Vanliga energilagrings-teknologier inkluderar batterilagring, pumpspottslagring, komprimerad luftenergilagring, etc. Till exempel kan batterilagrings-system snabbt svara på förändringar i vindkraftsgenerering, lagra och släppa elektrisk energi; pumpspottslagring kan använda överflödig el från vindkraft för att pumpa vatten upp till höjd och lagra det, släppa det för att generera el när det behövs.
Flera energikällor kompletterande system
Vindkraft kan kombineras med andra förnybara energikällor (som solenergi, vattenkraft, etc.) och traditionella energikällor (som naturgas-kraftproduktion, etc.) för att forma ett flera energikällor kompletterande system för att uppnå effektiv energianvändning och stabil leverans.
Flera energikällor kompletterande system kan fullt ut utnyttja fördelarna hos olika energikällor och kompensera för brister hos enskilda energikällor. Till exempel, solkraftsgenerering och vindkraftsgenerering har en viss grad av komplementaritet i tiden, solenergi är tillräcklig under dagen, och vinden kan vara större på natten, och en stabil runda dygnets energileverans kan uppnås genom rimlig konfiguration och schemaläggning. Samtidigt kan traditionella energikällor användas som reservkraftkällor för att tillhandahålla energistöd när förnybara energikällor inte räcker till.
