风能是一种取之不尽、无任何污染的可再生能源。早在远古时代，人类便开始利用风力。自19世纪末丹麦建成了世界上第一个风力发电装置起，风能的利用开始引起人类更大的关注与兴趣。

地球上的风能资源极其丰富。据专家估计，全世界风能资源总量为每年2万亿kW，也就是说，仅l%的地面风力就能满足全世界对能源的需求。由于风力发电技术的不断发展，风力发电的成本已与火力发电相当。因此，风力发电越来越受到世界各国的重视。

1风力发电的现状

从1974年起，美国开始对风能利用技术进行系统的研究，能源部对风能项目的投资已超过25亿美元。许多著名大学和研究机构都参与了风能的研究与开发。日前，美国有17 000多台风力发电机，大部分建在加利福尼亚洲，其发电量占全美发电最的1%左右。美国最大的棕榈泉风电场.有4 000台风机，装机容量为50万kw，相当于一个大型火力发电厂。美国的肯尼技术公司是世界上10大风机制造商之一。美国制造的风机，其单机容量一般在275～500 kw。

丹麦是最早利用风力发电的国家，其风电规模居世界第3位，总装机容量达到l 450 MW，风力发电量占丹麦总发电量的3%左右。丹麦的风力透平发电机制造水平及制造能力均位于世界前列，全球10大风机制造商中，丹麦有6家。

目前，德国是世界风力发电规模最大的国家，其风力发电的装机容量已达3 000 Mw。德国的风机制造能力强、水平高，全球10大风机制造商中，德国占有2家。另外，西班爿牙，印度，意大利，日本等国风力发电的规模也都位于世界前列。

我国现代风力发电事业刀=始于上世纪70年代。到1998年底，全国已建成了20个风电场，总装机容量达220 MW。目前，我国有近30个风电场，总装机容量达46万kw。新疆达坂城二风场总装机容量为57.5 Mw，是目前国内最大的风电场;广东南澳风电场居其次，装机容量为42.8Mw;内蒙古辉腾锡勒风电场，装机容鼍为36.1Mw，在国内居第3位;辽宁省的东岗和横山风电场的装机容量分别达到12 Mw和5 Mw。为解决地处边远、居住分散、电网难以达到地区的农牧民群众的用电问题，我国大力推广了户用微刑风力发电机。只前，全罔约有14万台百瓦级风力发电机在内蒙古等地区使用，对解决牧民的牛活用电起到积极的作用。

我国风能资源比较丰富，全国可开发利用的风能资源总最为2.5亿kW。东南沿海、山东和辽宁沿海及其岛屿、内蒙古北部、新疆北部、甘肃等地区均属风能资源丰富区，年平均风速26 m/s，有效风能密度≥200 w/m2，有很好的开发利用条什。在我国风力资源较丰寓的边远、无电、缺电地区宜发展中小型独立运行的风电系统，以解决这些地区的生活用电和部分生产用电;在风力资源丰富的南方，电网通达的地区，应以发展较大规模的并网风电系统为主，补充和部分替代常规能源，提高当地的环境质最。

2风力发电迅速发展

1981年全世界风力发电装机容量不超过1.5万kw，1990年增到196万kw，1998年已达到956万kw。现在，在世界范围内形成了一股风力发电热。风力发电之所以得到迅速发展，其原因如下。

(1)风力发电技术日臻成熟

现有的风力发电机组，以功率百千瓦级为主，这些机型是经过20年的改进与完善而定型的，技术上已相”1成熟，现在的年利用率从80年代的50%左右提高到95%阻上。因此，风力发电已是一种相当可靠的发电方式。住风力发电机组叶1采用r计算机技术以及榆测和自动控制技术，使风机的运行和控制实现了自动化。控制系统通过若干传感器及时收集风向、风速、风力等信息，经计算机处理、调整，使风机能够适应风山的变化，在最佳状态下运行。

(2)风力发电的经济性日益提高

由于风力市场的扩大、风力发电机组的产量和单机容量的增加和风力发电技术上的进步，风电成本一直在稳定下降。据美国能源部2000年统计，伞世界风力发电机组造价已由上世纪80年代的3 Ooo美元/kwh降为l 000美元/kwh，发电成本已降到为4～7美分/kwh，而火力发电的造价为700一800美元/kwh，单位发电成本为5～8美分/kwh，风电和火电的价格已趋接近。由于地球上煤炭储最日趋减少，开采日益困难，煤炭价格水断上涨，另外火力发电的环境治理费用也不断提高，火力发电的价格呈上涨趋势;随着风力发电的技术进步，规模的扩大，风电成本将继续呈下降趋势。凶此，风力发电的经济优势将越来越明显。

3风力发电面临的问题与解决的途径

(1)风力发电面临的问题

在风力发电迅猛发展、风力发电前景日益广阔的情况下，风力发电【i王面临着一些急待解决的问题。从大的方而讲，风力发电面临两大课题。第一，风山发电还主要用于高风速的强风地带，这主要是考虑该地带风能密度大，其发电效果比较明显，但风力过强，也给风力发电机的设计、使用和维护带来困难。另外，地球上更多的地方是巾、低风速的弱风地带，如何利川这些地带的风能，值得很好研究;还有在很多地形复杂、不适丁‘联网发电的地区(如雪原、孤岛、居民分散的偏僻地区等)如何进行风力发电的问题，也值得研究，，第一，刘于经济实力相对较弱的地区，人们还更多考虑的是风电成奉问题，在风电成本略高于火电的当前，努力降低风力发电的成本是推动风力发电的重要途径。在降低成本的诸多因素中，从提高技术水平出发求提高风力机组的年发电量是一个重要的方面。

(2)解决风力发电所存在问题的途径

①在各种风速条件下利用风能在高风速强风地带，由于风能密度的变化较大，风力发电机必须具有有效的功率调节方式，这既能保证弱风时也能产生较大的功率，达到期望的发电量，强风时又能自身保护，不至于使风机受到损坏。

功率调节可采用两种方式，一是定桨距失速控制，二是变桨距控制。定桨距失速控制型风力机利用翼型气动失速特性来限制叶片吸收过大的风能，它没有反馈系统和变距执行机构，整机结构简单，造价低，安令系数较高，适用于200 kw以下的风力机组;其缺点是失速型叶片本身结构较复杂，成型工艺难度较大，并且随着功率增人，叶片加长，叶片的刚度减弱，从而失速动态特性不易控制，因此应用于人功率机组受到限制。变桨距风力机能使风轮叶片的安装角随风速而变化，从而使风轮在各种情况，按最佳参数运行，可实现变距起动，顺桨停机，能使额定风速以下工作区段的功率曲线比较F满，年发电_最较大.并且在额定风速以上的高风速工作区段不超载，不需要过载能力大的发电机等;其缺点是需要有套较复杂的变距调节机构。由于功率与风速的3次方成止比，较小的风速变化就会造成较大的风能变化，从而引起风机桨距调节机构频繁动作。因此，也可采用混合失速的风机设计概念，即仍然发挥叶片的失速效应，在失速点之前进行桨距调节。对于中低风速的弱风地带，为提高风力机的功率，较简单可行的方法足加大叶片长度和提高风塔高度。网为风力发电输出功率与风轮的面积成正比，加大叶片艮度可明显增加风轮扫风而积，从而明显提高风力机的输出功率。在同一地区，高空的风速要大干地面的风速，如果提高风塔的高度，就可提高风力机的功率，比如将风力机的塔架由30 m提高到50Ⅱl，发电功率可增加22%。

对于不适于联网发电的孤岛、偏僻地区，可采用独市运行的单机发电，风力机输出的电能经蓄电池蓄能，再供应用户使用。这种风机单机容量～般是几百瓦到几千瓦，对于流动性较大的游牧民，还廿J采川便于携带的小型柔性桨叶风力发电机。

柔性桨风力发电机属于峰轴阻力式风力机，它的桨叶由帆布等柔性材料制成，与通常的螺旋桨式风力机相比，大大降低了制造难度和制造成本柔性浆风力发电机利用行星传动机构控制浆叶的受风而转角，使桨ⅡI-始终在风儿的推动下向同一方向旋转，桨叶通过增速箱驱动发电机发电。

②提高效益，降低成本

近20年来，单机容量不断增大，是风力发电技术的显著特点之一。尊机容量大，有利于降低每下轧的制造成本。如600 kW风电机组比300kw风电机组的单位千瓦造价约降低20%。今后兆瓦级风电机组将成为风电场的丰导机刑。通过结构动力学的研究，改进设计，避免或减少由于风的扰动引起的有害负荷，减少应力，减轻相关部件及机组整体的质量，从而降低成本。

采用新型整体式驱动系统是另一个改进方向，集主传动轴、变速箱和偏航系统为体，这就使整个风力机传动系统简化，提高了传动效率、传动质量及可靠性，降低了制造、安装、维护的费用。采用新型叶片的翼型设计，从而捕获更多的风能。美国国家可再生能源实验室丌发了一种新型叶片，其捕获风能的能力比通常叶片提高20%，现在通川的叶片最大风能利川系数在45%左右，可见，叶片翼型设计的改进方面还有较大的发展空间。

6结束语

近20年来风力发电迅猛发展，年递增率在25%左右，我国风力发电成本比较高，影响了我国风电的发展。更广泛、更有效地利用风能，提高风力发电的效益、降低其成本，利于促进风电事业的发展具有十分重要的意义。