摘要：风能作为一种可再生资源，风力发电技术自然成为当今时代的潮流。风能发电技术主要对追求风能的可持续发展和减少环境污染具有重要意义。本文主要分析了气候变化对风力发电及风机选型的影响。
关键词：气候变化；风力发电；风机选型
前言:风力发电的主要原理是利用风力产生的动能带动风车叶片旋转，然后再利用增速机将风车旋转的速度提升上来，最终由风车通过电磁效应将动能转化为电能。根据目前的风电技术，只需要利用每秒三公尺（速度）的微风便可以实现发电。
1风力发电的发展现状
风力发电是一种利用风动能转换为机械动能，再向电能转换的过程，其工作原理是借助风的动力来推动风车叶片旋转，再通过增速机加快风车叶片旋转的速度，带动发电机发电。在世界环境问题日益严峻的背景下，减轻二氧化碳排放量是世界各国发展的必然要求，为顺应这种发展趋势，降低化石能源的利用率，大力发展发电在内的可再生能源、核能等，是世界能源发展的基本内容，也是我国战略新兴产业规划的重要组成部分，对我国国民经济增长起着重要作用。
2气候变化与风资源变化研究
我国幅员辽阔、地势复杂，风能资源具有明显的地域差异性，气候变化背景下的风速变化趋势也不尽相同。目前，我国对气候变化背景下中国区域气候因素响应的研究特别重视，分析风速的时空变化特征对加深我国区域气候变化的理解和未来风电场的科学规划也是非常有帮助的。近地层风是由于地球高低纬度区域受热不均及地转偏向力共同作用形成气压差造成的。就东亚地区而言，全球暖化背景下，东亚地区的海陆气压差显著减小、冬季西伯利亚的高压强度被削弱；此外，近40年来亚洲冬夏两季的经、纬环流也分别呈现减弱、增强趋势，冬季尤为明显。由于东亚地区的天气主要受季风气候控制，海陆压差、季风源头的高压强度以及经纬环流的改变很可能是引起东亚冬、夏季风减弱的主要原因。目前，关于陆地近地层风速的长期变化研究相对较少。较近研究表明，过去的30~50年内，位于中低纬度的陆地近地层风速呈现明显下降趋势，包括北美、欧洲、中国以及澳大利亚。其变化幅度在-0.04ms-110a-1至-0.17ms-110a-1之间，平均下降率为-0.1ms-110a-1。通过对美国大陆区域157个气象站点的风速观测数据统计表明，1973至2005年间，美国陆地有118个气象站点的年均风速呈不均匀下降趋势（通过90%显著性检验），其中，90年代以后的风速下降趋势更显著；南欧风速的减弱现象同样显著，通过对意大利沿海17个气象站的风速观测资料分析发现，1951年至70年代中期，调查站点年均风速有显著下降趋势，此后风速开始回升。通过对全国共186个地面气象站近40年的年平均风速进行趋势分析，发现近40年来中国陆地区域全年、四季的平均风功率密度密度呈显著减弱趋势，风资源丰富地区包括北方、东北和东部沿海变化幅度较大，风能资源贫乏地区（中部地区）变化幅度相对较小；研究分析了近50年来中国区域近地层风速、风向的长期变化特征，通过对部分气象要素的年际变化特征进行较为全面的分析，揭示了近50年来中国大部分地区的平均风速都在显著减小，尤以冬季和春季、西北和西部地区减小趋势最为明显，风速的大幅度减小主要是由于冬季风和夏季风的减弱所引起；利用全国305个基准站、基本站的完整气象观测资料，整体分析了中国的风速长期变化情况，结论表明：全国整体年均风速下降约28%，日均风速大于5ms-1的天数下降近60%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆除常规气象资料的研究分析，利用全国119个探空站、14个等压面的月均风速观测资料分析了我国各大气层风速的时空 变化特征，研究表明，27年来我国对流层中下层及上层风速呈下降趋势，年均风速的线性下降速率分别为-0.10m•s-1、-0.17m•s-1。除北半球以外，通过网格插值发现占全国面积88%的区域风速有减弱趋势，下降速率达0.009ms-1，且57%的统计结果通过了95%显著性检验。
3风力发电机的类型
3.1按储能容量划分
风速的大小影响着发电机输出功率的大小，风速的稳定性直接影响着发电机输出功率的稳定性。目前我国采用储能电池通常为铅酸蓄电池，根据风力发电产生的储能容量风力发电机组被划分为如下4种种类：容量在0.1到1千瓦之间的为小型风力发电机组，容量在1到1000千瓦之间的为中型风力发电机组，容量在1000到10000千瓦之间的为大型风力发电机组，容量在10000千瓦以上被视为巨型风力发电机组。
3.2根据轮轴的安装方式划分
3.2.1水平轴式安装的风力发电机。水平轴式安装的风力发电机一般由塔基和塔基上部搭载的工作翼舱构成。工作翼舱里一般会布置有齿轮调速系统、液压系统、发电机系统等机构。一般的风机上安装的翼片数有3到6个。水平轴式安装的风力发电机上安装调向装置是为了让风机上安装的翼片最优的迎风角度，从而使得风机产生更大的响应容量。
3.2.2垂直轴式安装的风力发电机。20世纪30年代研制出了垂直轴式安装的风力发电机。垂直轴式安装的风力发电机可以分别利用翼型升力和空气阻力做功来输出电能。Darrieus型风机为其中一类具有典型代表性的风力发电机，常见有Y型、H型、菱形等多种类型。S型风轮是第二类风机的典型结构，它由两个轴线错开的半圆柱形组成，其主要优点是起动时转矩较大。
4气候变化对风机选型的影响
风电机组的生产受多种因素影响，平均风速及风电机组参数对其影响最大。其中，风电机组参数对风机生产的影响较突出，确定风电机组的最佳参数值可使风机工作在较高容量系数基础上输出更高的平均功率。不同容量或者同容量不同制造商的风机设计参数、功率特性曲线均有差别。风速的持续变动，将使不同类型风力机的输出功率发生与自身参数、功率曲线特性相关的相应变动。由于不同容量、不同参数的风电机组对风速变化的敏感性有差异，气候变化背景下，按固定气候模式选型时，风机的发电潜力可能会被误估，风机选型的结果也将不具有确定性。综上所述，气候变化对调查站点风机选型的影响主要取决于当地风速的长期变化特征。沿海各站点风速水平较高且无明显长期变化趋势，风机运转相对平稳，气候变化对风机选型的影响较小；内陆各站点年均风速的变化趋势显著，风机选型易受风速变动影响，受影响站点包括黄山、泰山以及庐山站，其中，候选机型对黄山站的风速变化尤为敏感。
结束语
近些年来，我国风力发电发展较为迅速，在风力发电技术方面，有了长足进步，风力发电的商业运行水平不断提高，但依然有许多不足之处。因此，加强对风力发电的研究，加大在风力发电方面的投入，是我国电力行业应当重视的工作。
参考文献
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论文作者:吴凯丽,吕娟娟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/17
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