随着社会的发展，能源需求量日益剧增，化石能源枯竭已是人类不得不面对的问题。可再生能源及新能源技术的开发利用势在必行，风力发电作为一种新能源技术，势必将在未来的能源利用中占据重要的一席之地。
一、风力机的工作原理
风力发电是利用风力带动风力机的叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升来促使发电机发电。风力机的工作原理：空气流经风轮叶片产生升力或阻力，推动叶片转动，将风能转化为机械能。根据风力机的工作原理，风力机主要分为升力型和阻力型，下面重点介绍一下水平轴升力型和垂直轴阻力型风机的基本原理。
升力型风力机的工作原理：图（1）所示是水平轴风力机的机头部分。风轮主要由两个螺旋桨式的叶片组成。风从左方吹来．叶片产生的升力fy和阻力fx。阻力是风对风轮的正面压力，由风力机的塔架承受；升力是推动风轮旋转的动力。
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| 图（1）水平轴升力型风力机风轮 |
阻力型风力机的工作原理：如图（2）所示为垂直轴阻力型风力机的风轮，它主要由3个曲面叶片组成。当风吹向风轮，叶片产生阻力，驱动风轮作逆时针方向旋转(俯视)。凹下的叶片驱动风轮旋转，凸起的叶片阻碍风轮的转动每个叶片产生的阻力值可按下式计算：
式中： ——空气密度；
 ——风速；
 ——叶片线速度．在半径方向线速度的平均数；
 ——叶片的最大投影面积(宽度×高度)；
 ——叶片阻力系数，对于由2个曲面叶片组成的风轮，凹下的叶片的 值可取为1.0，凸起的叶片的 值为0.12～0.25。 在计算
 时，式中的“±”号的选取：对风凹下的叶片取“-”；对风凸起的叶片取“ ”。对阻力型风力机，凹下的叶片产生的阻力大于凸起叶片产生的阻力，风轮按逆时针方向旋转，若把吹向风轮左面的风挡住，使凸起的叶片不被风吹，更有助于风轮的转动
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图（2）垂直轴阻力型风力机风轮 |
二、风力发电机组结构
风力发电机组系统通常包括风力机、发电机、变速器（小、微容量及特殊类型的也有不包括变速器的）、塔架及有关控制器和储能装置。
风力机：将风能转换为机械能，其上安装有调向机构用来调整风力机的风轮叶片旋转平面与空气流动方向相对位置的机构。因为当风轮叶片旋转平面与气流方向垂直时，也即是迎着风向时，风力机从流动的空气中获取的能量最大，因而风力机的输出功率最大，所以调向机构又称为迎风机构(国外通称偏航系统)。小型水平轴风力机常用的调向机构有尾舵和尾车，风电场中并网运行的中大型风力机则采用的是伺服电动机。
发电机：将机械能转换为电能，微型及容量在10kw以下的小型风力发电机组，一般采用永磁式或自励式交流发电机，经整流后向负载供电及向蓄电池充电；容量在l00kw以上的并网运行的风力发电机组，则一般采用同步发电机或异步发电机。
变速器：一般采用升速齿轮箱，将风力机轴上的低速旋转输入转变为高速旋转输出，以便与发电机运转所需要的转速相匹配。
塔架：水平轴风力发电机组需要通过塔架将其置于空中，以捕捉更多的风能。一般分为由钢板制成的锥形筒状塔架和由角钢制成的桁架式塔架。
控制系统：100kw以上的中型风力发电机组及1mw以上的大型风力发电机组皆配有由微机或可编程控制器(plc)组成的控制系统来实现控制、自检和显示功能。
储能装置：目前风力发电的运行方式主要分为独立运行和并网运行两种。对于独立运行的风力发电机需要配备有储能系统，目前主要的储能系统包括蓄电池储能和抽水蓄能，正在研究试验的有压缩空气储能、飞轮储能、电解水制氢储能等技术。
1－叶片 2－轮毂3－机舱4－叶轮轴与主轴连接5－主轴6－齿轮箱7－刹车系统 8－联轴器 9－发电机 10－散热器11－冷却风扇12－风速仪和风向标13－控制系统14－液压系统15－偏航驱动16－偏航轴承 17－机舱盖 18－塔架19－变桨距
图（3）有齿轮箱的水平轴风力发电机组成
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| 图（4）风力发电系统的示意图 |
三、风力发电机的分类
根据收集风能的结构形式及在空间的布置，风力机可分为水平轴式和垂直轴式。按风力机的容量可分为微型(1kw以下)、小型(1—10kw)、中型(10—100kw)和大型(100kw以上)机。
水平轴式风力机是目前最具实际开发价值的风力机，功率从几千瓦到数兆瓦，可分为升力型和阻力型两类。升力型旋转速度快，阻力型旋转速度慢，对于风力发电多采用升力型的水平轴风力机。同时，根据螺旋桨的桨叶数量水平轴风力机包括有单叶片式、双叶片式、三叶片式、四叶片式和多叶片式。
垂直轴式风力机根据桨叶的形式不同可分为h型、s型、φ型等。根据桨叶的工作原理，垂直轴式风力机也可分为升力型和阻力型两类。虽然目前垂直轴风力机尚未大量商品化，但是它有许多优点，如不需大型塔架、结构简单、不需要偏航、发电机可安装在地面上、维修方便、叶片制造简便、成本相对较低等，在中、小型风力机中使用较普遍，适用于海上风电场。
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| a、水平轴 |
b、h型 |
c、s型 |
d、φ型 |
| 图（5）各种形式的风力机 |
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