風力發電的原理及工作過程主要涉及將風的動能轉換為電能的過程。這一過程通過風力帶動風車葉片旋轉,再通過增速機將旋轉的速度提升,來促使發電機發電。風力發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,壓力差表現為升力。當旋轉葉片,使葉片弦線與風向產生夾角,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。
風力發電的工作過程還包括使用行星齒輪增速箱,它內部是幾組行星齒輪,能夠成倍增加轉速,把風輪輸出的慢轉速轉變為高轉速。發電機將機械能轉變為電能,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,它們如同風力發電的眼睛和耳朵。正常運行時,機艙和葉輪處于正面迎風狀態,當風向發生變化時,風向儀會測得風向變化,并傳輸給控制系統,控制系統就會向偏航控制裝置發出指令,偏航控制裝置就會根據指令轉動機艙,最后實現與風向一致。而當風速發生變化時,風速儀將變化傳輸給控制系統,由控制中心分析計算后讓變槳調節系統對葉片的角度進行改變,最終調節旋轉力矩,控制葉輪轉速,始終保持輸出功率的平衡。
此外,風力發電的意義在于它是一種可再生能源,與我們傳統的化石能源相比,具有清潔、可再生的優勢。同時,風能資源豐富,分布廣泛,可以就地開發利用,減少對遠距離輸電線路的依賴。風力發電不僅可以緩解能源短缺問題,降低能源對外依存度,還可以促進經濟發展和增加就業機會。