風力發(fā)電的原理及工作過程主要涉及將風的動能轉(zhuǎn)換為電能的過程。這一過程通過風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn),再通過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升,來促使發(fā)電機發(fā)電。風力發(fā)電的葉片為翼型形狀,當風吹過葉片表面時,氣流被分成上下兩層,葉片上表面路程長,流速快,下表面路程短,流速慢。根據(jù)伯努利原理,葉片受到向上的力比向下的力要大,壓力差表現(xiàn)為升力。當旋轉(zhuǎn)葉片,使葉片弦線與風向產(chǎn)生夾角,稱為攻角,當攻角增大時,葉片受到的升力會增大,從而使葉片動起來。
風力發(fā)電的工作過程還包括使用行星齒輪增速箱,它內(nèi)部是幾組行星齒輪,能夠成倍增加轉(zhuǎn)速,把風輪輸出的慢轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)楦咿D(zhuǎn)速。發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔,再輸出出去。風的速度和方向都是實時變化的,為了高效利用風能,在機艙的上部都安裝有風向儀和風速儀,它們?nèi)缤L力發(fā)電的眼睛和耳朵。正常運行時,機艙和葉輪處于正面迎風狀態(tài),當風向發(fā)生變化時,風向儀會測得風向變化,并傳輸給控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)就會向偏航控制裝置發(fā)出指令,偏航控制裝置就會根據(jù)指令轉(zhuǎn)動機艙,最后實現(xiàn)與風向一致。而當風速發(fā)生變化時,風速儀將變化傳輸給控制系統(tǒng),由控制中心分析計算后讓變槳調(diào)節(jié)系統(tǒng)對葉片的角度進行改變,最終調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)力矩,控制葉輪轉(zhuǎn)速,始終保持輸出功率的平衡。
此外,風力發(fā)電的意義在于它是一種可再生能源,與我們傳統(tǒng)的化石能源相比,具有清潔、可再生的優(yōu)勢。同時,風能資源豐富,分布廣泛,可以就地開發(fā)利用,減少對遠距離輸電線路的依賴。風力發(fā)電不僅可以緩解能源短缺問題,降低能源對外依存度,還可以促進經(jīng)濟發(fā)展和增加就業(yè)機會。