当今21世纪，能源短缺是世界各国普遍面对的严峻问题。随着煤、石油等传统常用的不可再生能源的日渐缺少，新型可再生能源的发展利用，世界各国把它们的发展列为重要目标。除了新能源进行大规模发电外，由于无线传感器技术和微电子技术的发展迅猛，功耗低、成本低的多功能传感器在生活中被使用的也越来越多，这些设备通常是由电池供电的。但电池的存储容量有限，需要定时替换，思及此人们也希望能够把这些日常所忽视的且之前没有科技理论做基础因此无法利用的无污染能源回收利用，把它们转换成电能提供给一些生活中常用的低功耗器件。（1）该装置包括矩形弹性梁、涡卷式螺旋弹性梁、圆柱壳体、扰流板等结构。在利用矩形弹性梁的基础上加入涡卷式弹性梁，充分利用它能在三维空间内任意扭转的伸缩、扭转变形的特点。根据涡激振动的发生原理设计了涡激振动压电能量收集装置的结构：多个线性阵列排列的圆柱体通过感应垂直风向产生涡激振动，每个圆柱振动方向上连接两个涡卷式弹性梁，圆柱底部连结矩形弹性梁，涡卷式弹性梁及矩形弹性梁上均粘贴压电陶瓷，由于圆柱的涡激振动带动各个弹性梁产生形变，进而带动粘贴在各个弹性梁上的压电材料产生形变，再通过压电效应作用使机械形变转换成电能；

（2）为了使该装置实现全风向风能的高效采集，在尾部添加扰流板实现装置的面向风向的自适应旋转；

（3）由于涡卷式螺旋弹性梁的非线性振动特性，实现了整个俘能结构的非线性俘能。同时针对此装置提出一种利用同步开关电荷能量收集电路设计的专用控制电路。利用软件绘制了该能量采集器的机械模型，绘制了控制电路原理图。

⑴采用流线型圆柱作为拾取风能的主体，在微风情况下即可利用涡激振动原理产生振动，通过多个圆柱串行排列提高风能拾取效率。

⑵设计了一种涡卷式螺旋弹性梁拾取振动，采取一个矩形弹性梁配合两个涡卷式螺旋弹性梁的结构作为支撑梁，连接压电换能器实现机械能向电能的转换，通过线性阵列方式进行排列，保证了多个俘能器的高效工作效率。

⑶利用扰流板工作原理和圆柱滚子轴承实现装置面对风向的全自动旋转，提高了风能的利用效率。

⑷设计并绘制了装置电路原理图，实现电路的整流与存储，对开关控制电路进行理论分析，并分析其原理。

（1）我国与国外先进水平的差距集中表现在大功率风电机组制造技术方面。大功率机组研制面临的主要困难是自然界风速风向变化的极端复杂性，机组要在不规律的交变和冲击载荷下能够正常运行20年。此外，由于风的能量密度低，要求机组必须增大风轮直径捕获能量。当前最大的机组风轮直径和塔架高度都超过110m，机舱重量超过400t，对材料和结构的要求越来越高。上述方面决定了大功率风电机组制造技术不是一朝一夕就能够达到，必须经过长期艰苦的努力。

（2）以丹麦和德国为例。这两个国家在1970年开始用现代技术研发风电机组，而且采取了许多政策措施培育国内市场，从大量野外工作中积累了丰富经验，形成了非常成熟的技术并制定了完善的检测认证体系。目前我国的风机技术水平提升速度迅速，相关整机和零配件的研发和设计水平提升，使得国际厂商不得不直面中国风电设备企业的技术研发突破和进步。但我国风机设备制造和研发的技术积累相对国际领先水平而言，仍有些积累不足。目前国内风电场建设正在大规模开发之中，相关大型风机和海上风机的自主研发能力、公共技术平台(如大型叶片试验、传动系统试验、整机测试场等)建设、检测认证体系等方面与国际先进技术水平的差距都还在3-5年以内。《中国风电发展路线图2050》中对于风电设备技术的发展路线和目标进行了规划，相信我国风电设备行业的技术发展水平会进一步有所提升，实现引领世界风机产业发展的龙头地位。

（1）风能分布广、在世界上的储量很大，在人们发展利用新能源技术的时候，是不可能被忽视的，尤其是对地大物博的我国来说，广袤无垠但是几乎没有人居住的牧场和草原十分多，而且现在仍然有很多交通不发达的偏僻山区，所以发展风能亦是显然意义非常重要。况且就算在发达国家，他们的政府与企业也都十分重视利用风能这个高效清洁的新能源，但是不稳定而且能量密度低是风能的显著缺点。在一定的技术条件下，人们可以开发利用风能。在对于风能的利用及转换方面，大规模风电厂通常采用旋转风车结构，对于这个结构来说，风能通过风力发电机（俗称风车）的作用被转换为机械功。对于生产生活来说，在此过程中，辅助生产系统必不可少，通过人们的操作或程序设定，这些系统之间达到互相配合、协调工作的要求，在此情况下，风电厂的发电过程更加环保节能，资源的利用也更加完善合理。又考虑到风力发电方式没有燃料问题，也没有对人体有害的辐射产生，种种好处使得风力发电在当今社会上形成一股热潮，在世界能源也占有一席之地。

1. 推广前景

 （1）风力发电设备是利用风能产生电能的设备，风力发电是一种将风能转换为机械能，由机械能再转换为电能的机电装置。利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度)，便可以开始发电。

随着风电进入规模化、快速发展的平价时代，风电度电成本竞争力的增加，其作为清洁燃料与清洁电力的重要来源，必将成为“十四五”期间和“碳中和”目标下中国能源发展的主力军，并步入新的大发展时期。

国家发改委、能源局了联合下发《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》。其中支出“在土地预审、规划选址、环境保护等方面加强协调指导，提高审批效率;推动风电项目由核准制调整为备案制”。

5-6 月份国内风电招标逐渐进入旺季、招标价格企稳、钢铁、铜和原油等大宗原材料价格进入下降通道，风电设备行业上市公司盈利能力将逐季修复。

二季度风电项目推进缓慢，预计2022 年下半年至2023 年风电行业装机量将大幅增长，产业链将迎来阶段性产能紧张，主机厂和核心零部件盈利压力将缓解。

根据中研普华研究院《2022-2027年风力发电设备市场发展调查及供需格局分析预测报告》显示：

风电抢装过程对行业冲击很大，风场吊机及进口轻木、轴承等生产资料无法满足市场需求，且风电设备低价中标模式问题凸显，已逐渐引发非理性竞争;风电行业技术创新时间不足恐带来技术和质量风险，大容量机组技术的研发，高塔筒、长叶片、新材料的技术应用，生产线的升级革新等，都需要一定的时间验证，新产品新技术应用和考验时间不足，将会放大机组技术和质量风险。

目前我国风力发电设备行业处于成长期，风力发电设备技术趋于先进和成熟，产品竞争力强，市场需求巨大，风力发电设备行业属于国家产业政策鼓励发展的行业，国家发改委、国家能源局等政府部门出台了一系列产业支持政策，风力发电设备行业主动顺应清洁高效低碳、智能化、国际化发展趋势，为风力发电行业高质量发展提供了有力支撑。

欧盟风电需求超预期，国内风电主机厂出口比例较小，金风/明阳/运达/电气风电四家主机厂2021 年海外收入比例分别为12%/1%/4%/0%，而主轴、铸件等零部件国内产能占全球70%左右，金雷股份、中环海陆、日月股份、大金重工、中际联合、天顺风能海外收入占比分别为42%/30%/10%/17%/17%/14%。预计随着大宗商品价格和海运费价格回落，国产风电零部件竞争力将更加明显。

叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件，其良好的设计，可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。风机叶片对材料要求很高，不仅需要具有较轻的重量，还需要具有较高的强度、抗腐蚀、耐疲劳性能，因此现在的风机厂商广泛采用复合材料制造风机叶片，复合材料占整个风机叶片的比重甚至高达90%。

随着叶片市场规模的扩大，成本和售价都将下降，但具备规模、技术和成本优势的企业成本下降速度超过售价降低速度，盈利超过平均水平，认为10%-15%的净利润率是比较合理的。在风电的主要零部件当中，叶片的门槛相对较低，而由于供需偏紧张、盈利较好，导致诸多企业进入叶片生产领域，除了整机厂自建的叶片厂之外，新进入的企业如雨后春笋，根据不完全统计，目前已经超过40家。

随着供需紧张形势的缓解，叶片行业将经历从纷乱到寡头、从短缺到均衡、从暴利到薄利的过程，市场将形成数个1000套以上规模的寡头，这些企业将获得高于行业平均水平的盈利能力，而其他厂商降逐渐被边缘化。

目前，全球风电叶片行业具备1000套以上产能的大型企业有十几家，其中外资企业以美国GE、迪皮埃TPI、丹麦LM为主(LM已于2017年被GE收购)，国内风电叶片龙头企业包括中材科技、中复连众等专业叶片生产商和国电联合动力、明阳智能等具备自主生产叶片能力的整机生产商。由于受到运输半径制约，产能分布会影响叶片市场竞争格局，地方性厂商受益于地域性优势瓜分了一些区域市场份额。

疫情导致全球经济增长进一步下降，基础设施建设增速进一步放缓，加之单边主义和保护主义的抬头，行业发展受到了诸多挑战，发电设备出口市场开拓困难。全球碳中和背景下，煤电市场开拓压力巨大，新能源市场前景广阔，但短期内，总量规模难以有大幅度增长，主要出口到印尼、巴基斯坦、孟加拉国、老挝、越南、澳大利亚、加拿大等国。伴随我国国民经济的蓬勃发展，近年来风力发电设备取得了长足的进步。其突出成效是，行业标准日益规范，技术水平逐步提高，产品品种不断增加，经济规模显著扩大。