风力发电是目前风能利用的主要形式,随着风力机单机容量越来越大,发电机组重量过大的问题越发突出,风的波动特性导致了风力发电机输出功率波动,由此带来的了风电的储能以及风电与电网的并网难题。为了解决这些问题,热传输风力发电的概念应运而生,即利用风力直接产生高温热能,经管路将热能输送到地面,形成汽轮机发电系统的供热源,实现从风能、热能再到电能的转化。为了完善热传输风力发电的概念,为相关技术的研究及实际应用提供参考和储备,本文提出了利用空气压缩的递阶式风力制热系统,将空气作为压缩介质、传热介质,通过风力机直接驱动压缩机对从环境中获取空气进行压缩,产生的高温热能提供给蒸汽发生室,空气工质则在循环结束后释放到环境中去。本文提出的递阶式制热系统分为低温级、高温级两个部分,低温级产生的热量被高温级吸收利用,通过两级递阶式压缩,分级提高了系统的制热温度,并达到600℃的高温,极大地提升了热能的品质,使其能够满足超临界汽轮机组的发电要求。按照递阶式风力制热系统的原理,提出了系统的布置方案,建立了两级递阶式风力制热系统的热力学模型。利用Aspen Plus仿真平台,建立了递阶式风力制热系统的仿真模型,通过敏感性分析,研究了压缩比、环境温度、回热器对系统制热性能COP的影响规律;利用优化和约束模块,优化了系统的COP,得到了最优的设计参数。在优化设计点下,系统的制热系数COP可以达到1.47,总的发电效率可以达到71.30%,表明系统方案具有可行性;制冷系数可以达到0.68,表明系统具备制热制冷的双重功效。通过对优化设计点下系统的热力学第二定律分析,得到了各部件的?损和熵产,指出了可改进的系统部件。最后研究了热传输风力机功率跟踪问题,提出了热传输风力机的功率控制策略,获得了风力机与压缩机的匹配特性关系表。本文提出的热传输风力机将递阶式风力制热系统、高温储能、汽轮机发电相结合,实现了对风电的品质控制,减轻了机舱重量,同时避免了自然风波动带来的并网难题,克服了风力发电的“弃风”问题,为风能的多样化利用提供了新的思路。