作为风能的主要利用形式,风力发电技术已经成为目前最主要的可再生能源技术之一。随着陆上风力资源的逐渐饱和,风力发电机的建设逐步从陆上往海上转移,相比于陆上风力资源,海上风力资源丰富、风速相对稳定,更具开发价值。在海上风力机的研究建设过程中,机舱过重、弃风和能量储存等问题成为了阻碍海上风力机进一步发展的关键因素。本文针对海上风力机的以上问题,提出了一种利用风能高温制热的方法,该方法以CO₂为工质构成跨临界制热循环、用海水作为跨临界循环的蒸发热源来提高制热效率、通过多级换热压缩实现高温制热、通过高温储热和热电转换实现发电过程的品质控制,以达到减轻风力机机舱重量、实现发电过程控制、提高风电品质的目的。根据所提出的风力高温制热方法,将系统划分为低温、中温、高温三个回路。以二氧化碳跨临界循环为基础,通过蒸发换热器与海水进行换热,组成多个热泵循环,获得高温二氧化碳,形成递阶压缩式高温制热的系统。论文分析了二氧化碳压缩跨临界循环的能量传递与转化过程,利用热力学第一定律建立了多回路压缩过程的热力学模型。分析了三种不同的工作情况,提出了不同风速下压缩系统的工作模式。利用ASPEN PLUS平台建立了系统的仿真模型,利用敏感性分析的方法,分析了系统的低、中、高三个回路的热力学特性,优化了压缩比、回热温度、初始气体工质压强等关键参数,给出了设计参数,提高了压缩系统的COP值。建立了系统的能量分析模型,对优化后的系统采用热力学第二定律的分析方法,计算了系统各部件的?损与熵产并进行比对,分析系统主要能量损失发生的部位。分析了不同风速下系统的制热量变化,提出了进一步的优化方案。结果表明:在最高温度为544.1°C的情况下,系统的COP值可提高到1.873,并通过约束性分析验证了优化的合理性。本文还建立了热传输风力机压缩储能模型,利用热泵循环的原理,将压缩储能技术与风力发电技术相结合,有效的解决了传统风力发电机的机舱问题与弃风问题,为热传输风力机的建设提供了新的途径。