什麼是風力發電機組？風力發電機組的構成是什麼？

實現風力發電的成套設備稱為風力發電機組，簡稱風電機組。風電機組完成的是「風能-機械能-電能」的二級轉換。風力機及其控制系統將風能轉換成機械能，發電機及其控制系統將機械能轉換成電能輸出。

除了外部可見的風輪、機艙、塔架以外，風電機組的對風裝置、調速裝置、傳動裝置、制動裝置、發電機、控制器等部分，都集中放在機艙內。如下圖所示為某公司生產的兆瓦級雙饋風電機組的結構。

1-葉輪；2-輪轂；3-變槳距部分；4-液壓系統；5-齒輪箱；6-剎車盤；7-發電機；8-控制系統；9-偏航系統；10-測風系統；11-機艙蓋；12-塔架

風輪和發電機是風力發電的核心設備，風輪用於捕獲風能並將機械能提供給發電機作為原動力，發電機利用電磁感應現象把風輪輸出的機械能轉換為電能。

除了風輪和發電機這兩個核心部分，風電機組還包括一些輔助部件，用來安全、高效地利用風能，輸出高質量的電能。

1. 傳動機構

考慮到葉片材料的強度和最佳葉尖速比的要求，風輪的轉速為15～35 r/min。而常規發電機的轉速多為800 r/min或1500 r/min。

對於容量較大的風電機組，由於風輪的轉速很低，遠達不到發電機發電的要求，可以通過齒輪箱（增速箱）來實現轉速匹配。例如，在雙饋式風電機組中，齒輪箱就是一個不可缺少的重要部件。大型風力發電機的傳動裝置，增速比一般為40～50。這樣，可以減小發電機質量，從而節省成本。

也有一些採用永磁同步發電機的風力發電系統，在設計時由風輪直接驅動發電機的轉子，而省去齒輪箱，以減小質量和降低雜訊。

對於小型的風電機組，由於風輪的轉速和發電機的額定轉速比較接近，通常可以將發電機的軸直接連到風輪的輪轂。

2. 對風系統

自然界的風方向多變，只有讓風垂直地吹向風輪轉動面，風力機才能最大程度地獲得風能。為此，常見的水平軸的風力機需要配有調向系統，使風輪的旋轉面經常對準風向。

對於小容量風電機組，往往在風輪後面裝一個類似風向標的尾舵（也叫尾翼），實現對風功能。

對於容量較大的風電機組，通常配有專門的對風裝置---偏航系統，一般由風向感測器和伺服電機組合而成。大型機組都採用主動偏航系統，即採用電力或液壓拖動來完成對風動作的偏航方式，通常採用齒輪驅動。

一般大型風力機在機艙後面的頂部（機艙外）有兩個互相獨立的感測器（風速計和風向標）。當風向發生改變時，風向標記錄方位並傳遞信號到控制器，然後控制器控制偏航系統轉動機艙。

3. 限速和制動裝置

風輪轉速和功率隨著風速的提高而增加，風速過高會導致風輪轉速過高和發電機超負荷，危及風電機組的運行安全。限速安全機構的作用是使風輪的轉速在一定的風速範圍內基本保持不變。

風力發電機一般還設有專門的制動裝置，當風速過高時，使風輪停轉，保證強風下風電機組的安全。

4. 機艙和塔架等

機艙用於容納塔架上方除風輪以外所有機械部件，同時還承受所有外力。

塔架是支撐風輪和機艙的構架，目的是把風力發電裝置架設在不受周圍障礙物影響的高空中，其高度根據地面障礙物對風速影響的情況及風輪的直徑大小確定。現代大型風電機組，塔架高度有的已高達100 m。

塔架除了起支撐作用，還要承受吹向風力機和塔架的風壓，以及風力機運行中的動載荷。此外，塔架還能吸收風電機組振動的能量。

此外，塔架和風力機都有遭受雷擊的可能性。尤其是布置在山頂或聳立在空曠平地的風力機，最容易成為雷擊的目標。避雷針等防雷措施也是風電機組所必需的設施。

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