風力發電是利用風力帶動風機葉片旋轉,再透過增速機將旋轉的速度提升,來促使發電機發電。依據目前的風機技術,大約是3m/s的風速(微風的程度),便可以開始發電。風力發電正在世界上形成一股熱潮,因為風力發電沒有燃料問題,也不會產生輻射或空氣汙染。風力發電在芬蘭、丹麥等國家很流行,我國目前也在大力提倡。小型風力發電係統效率很高,但它不是隻由一個發電機頭組成的,而是一個有一定科技含量的小係統:風力發電機+充電器+數字逆變器。小型風力發電機由葉片、尾翼、轉體、機頭組成。每一部分都很重要,各部分功能為:葉片用來接受風力並通過機頭轉為電能;尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能;轉體能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的功能;機頭的轉子是永磁體,定子繞組切割磁力線產生電能。風力發電機因風量不穩定,故其輸出的是13~25V變化的交流電,須經充電器整流,再對蓄電瓶充電,使風力發電機產生的電能變成化學能。然後用有保護電路的逆變電源,把電瓶裏的化學能轉變成交流220V市電,才能保證穩定使用。
我國可開發利用的風能資源有10億千瓦。其中陸地2.5億千瓦,現在僅開發了不到0.2%;近海地區有7.5億千瓦,風能資源十分豐富。風能資源豐富的地區主要分布在“三北”(東北、西北、華北)地區及東南沿海地區。“三北”地區可開發利用的風力資源有2億千瓦,占全國陸地可開發利用風能的79%。根據風力發電中長期發展規劃,到2005年全國風電總裝機容量為100萬千瓦,2010年為400萬千瓦,2015年為1000萬千瓦,2020年為2000萬千瓦。2020年以後石化燃料資源減少,火電成本增加,風電具備市場競爭能力,將發展更快。2030年後水能資源基本開發完畢,海上風電將進入大規模開發期。
葉片是風力發電機的關鍵部件之一,涉及空氣動力學、複合材料結構、工藝等領域。在兆瓦級風電機組中,葉片更是技術關鍵。如1.5MW主力機型風力機葉片長為34~37m,每片重6t,設計製造難度很高。葉片的氣動理論是在機翼氣動理論基礎上發展而來。對於大型葉片,剛度成為主要問題。為了保證在極端風載下葉尖不碰塔架,葉片必須具有足夠的剛度。要減輕葉片的重量,又要滿足強度與剛度要求,有效的辦法是采用碳纖維增強。碳纖維複合材料的彈性模量是玻璃纖維材料的2~3倍。采用碳纖維增強做大型葉片可充分發揮其高彈輕質的優點。據分析,采用碳/玻混雜增強方案,葉片可減重20%~30%。