中文名稱：風力發電 英文名稱：wind power generation，wind power;wind power generation 其他名稱：風電 定義1：將風所蘊含的動能轉換成電能的工程技術。 所屬學科：電力（壹級學科）；可再生能源（二級學科） 定義2：以風力作為動力，帶動發電機將風能轉化為電能。 所屬學科：資源科技（壹級學科）；能源資源學（二級學科） 本內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布
風能作為壹種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊量巨大，全球的風能約為2.74×109MW，其中可利用的風能為2×107MW，比地球上可開發利用的水能總量還要大10倍。風很早就被人們利用--主要是通過風車來抽水、磨面等，而現在，人們感興趣的是如何利用風來發電。
目錄
簡介
原理多大的風力才可以發電
風力發電的輸出
風力發電的節約程度
種類概述
水平軸風力發電機
垂直軸風力發電機
達裏厄式風輪
雙饋型感應發電機
馬格努斯效應風輪
徑流雙輪效應風輪
中國的風能資源概況
中國自主知識產權產品的介紹
風能市場概況全球風電市場狀況
中國風電總體市場
中國風電區域發展狀況
風力發電的前景
優缺點優點
缺點
簡介
原理 多大的風力才可以發電
風力發電的輸出
風力發電的節約程度
種類 概述
水平軸風力發電機
垂直軸風力發電機
達裏厄式風輪
雙饋型感應發電機
馬格努斯效應風輪
徑流雙輪效應風輪
中國的風能資源 概況
中國自主知識產權產品的介紹
風能市場概況 全球風電市場狀況
中國風電總體市場
中國風電區域發展狀況
風力發電的前景
優缺點 優點
缺點
展開
風是壹種潛力很大的新能源，十八世紀初，橫掃英法兩國的壹次狂暴大風，吹毀了四百座風力磨坊、八百座房屋、壹百座教堂、四百多條帆船，並有數千人受到傷害，二十五萬株大樹連根拔起。僅就拔樹壹事而論，風在數秒鐘內就發出了壹千萬馬力(即750萬千瓦；壹馬力等於0．75千瓦)的功率!有人估計過，地球上可用來發電的風力資源約有100億千瓦，幾乎是現在全世界水力發電量的10倍。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量，只有風力在壹年內所提供能量的三分之壹。因此，國內外都很重視利用風力來發電，開發新能源。 利用風力發電的嘗試，早在二十世紀初就已經開始了。三十年代，丹麥、瑞典、蘇聯和美國應用航空工業的旋翼技術，成功地研制了壹些小型風力發電裝置。這種小型風力發電機，廣泛在多風的海島和偏僻的鄉村使用，它所獲得的電力成本比小型內燃機的發電成本低得多。不過，當時的發電量較低，大都在5千瓦以下。 目前，據了解，國外已生產出15，40，45，100，225千瓦的風力發電機了。1978年1月，美國在新墨西哥州的克萊頓鎮建成的200千瓦風力發電機，其葉片直徑為38米，發電量足夠60戶居民用電。而1978年初夏，在丹麥日德蘭半島西海岸投入運行的風力發電裝置，其發電量則達2000千瓦，風車高57米，所發電量的75%送入電網，其余供給附近的壹所學校用。 1979年上半年，美國在北卡羅來納州的藍嶺山，又建成了壹座世界上最大的發電用的風車。這個風車有十層樓高，風車鋼葉片的直徑60米；葉片安裝在壹個塔型建築物上，因此風車可自由轉動並從任何壹個方向獲得電力；風力時速在38公裏以上時，發電能力也可達2000千瓦。由於這個丘陵地區的平均風力時速只有29公裏，因此風車不能全部運動。據估計，即使全年只有壹半時間運轉，它就能夠滿足北卡羅來納州七個縣1%到2%的用電需要。
原理
把風的動能轉變成機械動能，再把機械能轉化為電力動能，這就是風力發電。風力發電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。依據目前的風車技術，大約是每秒三米的微風速度（微風的程度），便可以開始發電。 風力發電正在世界上形成壹股熱潮，因為風力發電不需要使用燃料，也不會產生輻射或空氣汙染。 風力發電所需要的裝置，稱作風力發電機組。這種風力發電機組，大體上可分風輪(包括尾舵)、發電機和鐵塔三部分。（大型風力發電站基本上沒有尾舵，壹般只有小型（包括家用型）才會擁有尾舵） 風輪是把風的動能轉變為機械能的重要部件，它由兩只(或更多只)螺旋槳形的葉輪組成。當風吹向漿葉時，槳葉上產生氣動力驅動風輪轉動。槳葉的材料要求強度高、重量輕，目前多用玻璃鋼或其它復合材料(如碳纖維)來制造。（現在還有壹些垂直風輪，s型旋轉葉片等，其作用也與常規螺旋槳型葉片相同） 由於風輪的轉速比較低，而且風力的大小和方向經常變化著，這又使轉速不穩定；所以，在帶動發電機之前，還必須附加壹個把轉速提高到發電機額定轉速的齒輪變速箱，再加壹個調速機構使轉速保持穩定，然後再聯接到發電機上。為保持風輪始終對準風向以獲得最大的功率，還需在風輪的後面裝壹個類似風向標的尾舵。 鐵塔是支承風輪、尾舵和發電機的構架。它壹般修建得比較高，為的是獲得較大的和較均勻的風力，又要有足夠的強度。鐵塔高度視地面障礙物對風速影響的情況，以及風輪的直徑大小而定，壹般在6-20米範圍內。 發電機的作用，是把由風輪得到的恒定轉速，通過升速傳遞給發電機構均勻運轉，因而把機械能轉變為電能。 風力發電在芬蘭、丹麥等國家很流行；中國也在西部地區大力提倡。小型風力發電系統效率很高，但它不是只由壹個發電機頭組成的，而是壹個有壹定科技含量的小系統：風力發電機＋充電器＋數字逆變器。風力發電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成。每壹部分都很重要，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。
多大的風力才可以發電
壹般說來，三級風就有利用的價值。但從經濟合理的角度出發，風速大於每秒4米才適宜於發電。據測定，壹臺55千瓦的風力發電機組，當風速為每秒9.5米時，機組的輸出功率為55千瓦；當風速每秒8米時，功率為38千瓦；風速每秒6米時，只有16千瓦；而風速每秒5米時，僅為9.5千瓦。可見風力愈大，經濟效益也愈大。 在我國，現在已有不少成功的中、小型風力發電裝置在運轉。 我國的風力資源極為豐富，絕大多數地區的平均風速都在每秒3米以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風速更大；有的地方，壹年三分之壹以上的時間都是大風天。在這些地區，發展風力發電是很有前途的。
風力發電的輸出
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。 通常人們認為，風力發電的功率完全由風力發電機的功率決定，總想選購大壹點的風力發電機，而這是不正確的。目前的風力發電機只是給電瓶充電，而由電瓶把電能貯存起來，人們最終使用電功率的大小與電瓶大小有更密切的關系。功率的大小更主要取決於風量的大小，而不僅是機頭功率的大小。在內地，小的風力發電機會比大的更合適。因為它更容易被小風量帶動而發電，持續不斷的小風，會比壹時狂風更能供給較大的能量。當無風時人們還可以正常使用風力帶來的電能，也就是說壹臺200W風力發電機也可以通過大電瓶與逆變器的配合使用，獲得500W甚至1000W乃至更大的功率輸出。
風力發電的節約程度
使用風力發電機，就是源源不斷地把風能變成我們家庭使用的標準市電，其節約的程度是明顯的，壹個家庭壹年的用電只需20元電瓶液的代價。而現在的風力發電機比幾年前的性能有很大改進，以前只是在少數邊遠地區使用，風力發電機接壹個15W的燈泡直接用電，壹明壹暗並會經常損壞燈泡。而現在由於技術進步，采用先進的充電器、逆變器，風力發電成為有壹定科技含量的小系統，並能在壹定條件下代替正常的市電。山區可以借此系統做壹個常年不花錢的路燈；高速公路可用它做夜晚的路標燈；山區的孩子可以在日光燈下晚自習；城市小高層樓頂也可用風力電機，這不但節約而且是真正綠色電源。家庭用風力發電機，不但可以防止停電，而且還能增加生活情趣。在旅遊景區、邊防、學校、部隊乃至落後的山區，風力發電機正在成為人們的采購熱點。無線電愛好者可用自己的技術在風力發電方面為山區人民服務，使人們看電視及照明用電與城市同步，也能使自己勞動致富。
種類
概述
盡管風力發電機多種多樣，但歸納起來可分為兩類：①水平軸風力發電機，風輪的旋轉軸與風向平行；②垂直軸風力發電機，風輪的旋轉軸垂直於地面或者氣流方向。
水平軸風力發電機
水平軸風力發電機科分為升力型和阻力型兩類。升力型風力發電機旋轉速度快，阻力型旋轉速度慢。對於風力發電，多采用升力型水平軸風力發電機。大多數水平軸風力發電機具有對風裝置，能隨風向改變而轉動。對於小型風力發電機，這種對風裝置采用尾舵，而對於大型的風力發電機，則利用風向傳感元件以及伺服電機組成的傳動機構。 風力機的風輪在塔架前面的稱為上風向風力機，風輪在塔架後面的則成為下風向風機。水平軸風力發電機的式樣很多，有的具有反轉葉片的風輪，有的再壹個塔架上安裝多個風輪，以便在輸出功率壹定的條件下減少塔架的成本，還有的水平軸風力發電機在風輪周圍產生漩渦，集中氣流，增加氣流速度。
垂直軸風力發電機
wind turbine
垂直軸風力發電機在風向改變的時候無需對風，在這點上相對於水平軸風力發電機是壹大優勢，它不僅使結構設計簡化，而且也減少了風輪對風時的陀螺力。 利用阻力旋轉的垂直軸風力發電機有幾種類型，其中有利用平板和被子做成的風輪，這是壹種純阻力裝置；S型風車，具有部分升力，但主要還是阻力裝置。這些裝置有較大的啟動力矩，但尖速比低，在風輪尺寸、重量和成本壹定的情況下，提供的功率輸出低。
達裏厄式風輪
是法國G.J.M達裏厄於19世紀30年代發明的。在20世紀70年代，加拿大國家科學研究院對此進行了大量的研究，現在是水平軸風力發電機的主要競爭者。達裏厄式風輪是壹種升力裝置，彎曲葉片的剖面是翼型，它的啟動力矩低，但尖速比可以很高，對於給定的風輪重量和成本，有較高的功率輸出。現在有多種達裏厄式風力發電機，如Φ型，Δ型，Y型和H型等。這些風輪可以設計成單葉片，雙葉片，三葉片或者多葉片。
雙饋型感應發電機
隨著電力電子技術的發展，雙饋型感應發電機（Double-Fed Induction Generator）在風能發電中的應用越來越廣。這種技術不過分依賴於蓄電池的容量，而是從勵磁系統入手，對勵磁電流加以適當的控制，從而達到輸出壹個恒頻電能的目的。雙饋感應發電機在結構上類似於異步發電機，但在勵磁上雙饋發電機采用交流勵磁。我們知道壹個脈振磁勢可以分解為兩個方向相反的旋轉磁勢，而三相繞組的適當安排可以使其中壹個磁勢的效果消去，這樣壹來就得到壹個在空間旋轉的磁勢，這就相當於同步發電機中帶有直流勵磁的轉子。雙饋發電機的優勢就在於，交流勵磁的頻率是可調的，這就是說旋轉勵磁磁動勢的頻率可調。這樣當原動機的轉速不定時，適當調節勵磁電流的頻率，就可以滿足輸出恒頻電能的目的。由於電力電子元器件的容量越來越大，所以雙饋發電機組的勵磁系統調節能力也越來越強，這使得雙饋機的單機容量得以提高。雖然，部分理論還在完善當中，但是雙饋反應發電機的廣泛應用這壹趨勢將越來越明顯。 風力發電，不合國情國內紛紛上馬的風力發電廠大多是形象工程。工信 風力發電原理圖
部副部長苗圩近日語出驚人，他認為中國風沙伴存，風電設備受風沙磨損大，上馬太多風電項目不合我國國情。苗圩說，國外有風地方沒有沙，比如說是海洋風。苗圩說：中國是有風的地方就有沙，風沙對風力發電設備磨損非常厲害。現在風能發電風機應該是20年的壽命，但是如果有風沙的侵蝕壽命還到不了20年。再過5年，壽命肯定要出問題，特別是甘肅那個千萬千瓦級的風力發電站典型的形象工程。就此話題，苗圩表示，能源布局的重點，應該是供給端和使用端要做到平衡。而現狀是高級能源拉著低級能源運轉。苗圩舉例說，湖北本來水電是優勢，三峽的電應該更多留在湖北用，這是最好的清潔能源。但是現在卻把湖北的電運到東部區，湖北再從周邊買煤運到湖北，引發壹連串的效應，河南就不夠用了，就再到山西、山東甚至到新疆去運煤。進行全國大旅行，全國鐵路貨運壹半用來運送煤炭。這是多大的物流成本，多大的浪費。據報道，甘肅酒泉千萬千瓦級風電基地於2008年8月全面啟動，標誌著中國正式步入了打造風電三峽工程階段。據氣象部門最新風能評估結果表明，酒泉風能資源總儲量為1.5億千瓦，可開發量4000萬千瓦以上，可利用面積近1萬平方公裏。
馬格努斯效應風輪
馬格努斯效應風輪，由自旋的圓柱體組成，當它在氣流中工作時，產生的移動力是由於馬格努斯效應引起的，其大小與風速成正比。有的垂直軸風輪使用管道或者漩渦發生器塔，通過套管或者擴壓器使水平氣流變成垂直氣流，以增加速度，偶寫還利用太陽能或者燃燒某種燃料，是水平氣流變成垂直方向的氣流。
徑流雙輪效應風輪
徑流雙輪效應或叫雙輪效應是壹種新型風能轉化方式。 首先它是壹種雙輪結構，相對於水平軸流式風機，它是徑流式的，同已有的立軸式風機壹樣都是沿長軸布設槳葉的，直接利用風的推力旋轉工作的,單輪立軸風輪因軸兩側槳葉同時接受風力而扭矩相反，相互抵消，輸出力矩不大。設計為雙輪結構並靠近安裝，同步運轉，就將原來的立軸力矩輸出對槳葉流體力學形狀的依賴進而改變為雙輪間的利用轉動產生渦流力的利用，兩輪相互借力，相互推動；而對吹向兩輪間的逆向風流可以互相遮擋，進而又依次輪流將其分撥於兩輪的外側，使兩輪外側獲得有疊加的風流，因此使雙輪的外緣線速度可以高於風速，雙輪結構的這種互相助力，主動利用風力的特點產生了“雙輪效應”。 相比有些單輪式結構風機中采用外加的遮擋法、活動式變槳矩等被動式減少葉輪回轉復位阻力的設計，體現了積極利用風力的特點。因此這壹發明的不僅具有實用作用，促進風力利用的研究和發展，而且具有新的流體力學方面的意義。它開辟了風能發展的新空間，是壹項帶有基礎性質的發明，這種雙輪風機具有的設計簡捷，易於制造加工，轉數較低，重心下降，安全性好，運行成本低，維護容易，無噪音汙染等明顯特點，可以廣泛普及推廣，適應中國節能減排需求，大有市場前景。
中國的風能資源
概況
我國風能資源豐富，可開發利用的風能儲量約10億kW，其中，陸地上風能儲量約2.53億kW（陸地上離地10m高度資料計算），海上可開發和利用的風能儲量約7.5億kW，***計10億kW。而2003年底全國電力裝機約5.67億kW。 風是沒有公害的能源之壹。而且它取之不盡，用之不竭。對於缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區、山區和高原地帶，因地制宜地利用風力發電，非常適合，大有可為。
中國自主知識產權產品的介紹
二十世紀九十年代，我國的獨立電源系統主要采用水平軸風力發電機和太陽能光伏系統來供應電力，主要應用於通信基站、邊防哨所、海島部隊等特殊場合，主要是面向部隊的壹套後勤保障系統。 經過壹定時間的應用後，發現諸多問題。如臺風期間的設備損壞嚴重；噪音大，影響人員正常休息；對通信設備的幹擾，使得某些設備無法正常運轉。這些問題的各種風力發電設備(5張)發生使得部隊正常通訊受到了影響。 2001年，為了解決這些問題，召集相關單位展開討論，作為部隊通信產品配套廠家的上海模斯電子設備有限公司也受到了邀請。會後，經過壹定時間的調研和研究，MUCE公司提出承擔此項科研攻關的重任，得到了部隊領導的同意，並下達指示，必須盡快拿出技術方案並作出樣機。 在西軍電、西交大、上復旦、上同濟等高校壹批專家的配合下，上海模斯電子設備有限公司成功研制出了世界上第壹臺新型(H型)垂直軸風力發電機，並裝機試驗成功，獲得了基礎數據和實際經驗。（這也成為了全球首臺新型垂直軸風力發電機誕生日）在後續的壹年裏，MUCE對產品進行無數次改進和測試，2002年底產品通過了各項測試，並達到了各項設計要求。 2002年底至今，MUCE先後在部隊安裝了60多套垂直軸風力發電機和風光互補系統。 由深圳誠遠公司生產的風光互補路燈供電系統是綜合利用太陽能和風能的壹種新興的道路照明系統。單獨的太陽能或風能供暖系統，由於受時間和地域的約束，很難全天候利用太陽能和風能資源。而太陽能與風能在時間上和地域上都有很強的互補性，白天光照強時風小，夜間光照弱時，風能由於地表溫差變化大而增強，太陽能和風能在時間上的互補性是風光互補路燈供電系統在資源利用上的最佳匹配。該系統節能環保、可再生、取之不盡、用之不竭，必將成為今後替代其它道路照明系統成為主流。系統工作時，太陽能集熱器收集太陽輻射能量發電（白天），通過專用線路傳入電力控制系統，蓄存、派發。風力發電機全天候使用風能，將風能轉化成電能，再通過控制器整流，給蓄電池組充電。 上海麟風風能科技有限公司是壹家將會改變行業結構和產業格局的創新型風能科技公司，從2005年起開始進入上海，對垂直軸風力發電機包括從空氣動力學，到材料、結構、發電機等多方面進行系統研發，現已在垂直軸風力發電機這壹世界級難題的項目中取得突破。2007年12月28日遷入上海市金山工業區進行規模化生產。 上海麟風200瓦、300瓦、500瓦、1000瓦、3000瓦和10千瓦的產品已經開始規模化銷售，超小型10瓦機型已完成樣機制作並通過風洞實驗，進入規模化銷售階段，同時開始已經開始設計、制造可變“攻角”50千瓦風機，並著手500千瓦和1000千瓦產品機構設計。
風能市場概況
全球風電市場狀況
風能作為壹種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊量巨大，全球的風能約為2.74×109MW，其中可利用的風能為2×107MW，比地球上可開發利用的水能總量還要大10倍。中國風能儲量很大、分布面廣，僅陸地上的風能儲量就有約2.53億千瓦。 隨著全球經濟的發展，風能市場也迅速發展起來。自2004年以來，全球風力發電能力翻了壹番，2006年至2007年間，全球風能發電裝機容量擴大27%。2007年已有9萬兆瓦，這壹數字到2010年將是16萬兆瓦。預計未來20-25年內，世界風能市場每年將遞增25%。隨著技術進步和環保事業的發展，風能發電在商業上將完全可以與燃煤發電競爭。
中國風電總體市場
“十五”期間，中國的並網風電得到迅速發展。2006年，中國風電累計裝機容量已經達到260萬千瓦，成為繼歐洲、美國和印度之後發展風力發電的主要市場之壹。2007年我國風電產業規模延續暴發式增長態勢，截至2007年底全國累計裝機約600萬千瓦。2008年8月，中國風電裝機總量已經達到700萬千瓦，占中國發電總裝機容量的1%，位居世界第五，這也意味著中國已進入可再生能源大國行列。 2008年以來，國內風電建設的熱潮達到了白熱化的程度。2009年，中國（不含臺灣地區）新增風電機組10129臺，容量13803.2MW，同比增長124%；累計安裝風電機組21581臺，容量25805.3MW。2009年，臺灣地區新增風電機組37臺，容量77.9MW；累計安裝風電機組227臺，容量436.05MW。
中國風電區域發展狀況
從各地區發展來看，截止到2009年12月31日，中國風電累計裝機超過1000MW的省份超過9個，其中超過2000MW的省份4個，分別為內蒙古（9196.2MW）、河北（2788.1MW）、遼寧（2425.3MW）和吉林（2063.9MW）。內蒙古2009年當年新增裝機5545.2MW，累計裝機9196.2MW，實現150%的大幅度增長。 省（自治區、直轄市）和地區 2008年累計 2009新增 2009年累計
內蒙古 3650.99 5545.17 9196.16
河北 1107.7 1680.4 2788.1
遼寧 1224.26 1201.05 2425.31
吉林 1066.46 997.4 2063.86
黑龍江 836.3 823.45 1659.75
山東 562.25 656.85 1219.1
甘肅 639.95 548 1187.95
江蘇 645.25 451.5 1096.75
新疆 576.81 443.25 1002.56
寧夏 393.2 289 682.2
廣東 366.89 202.45 569.34
福建 283.75 283.5 567.25
山西 127.5 193 320.5
浙江 190.63 43.54 234.17
海南 58.2 138 196.2
北京 64.5 88 152.5
上海 39.4 102.5 141.9
雲南 78.75 42 120.75
江西 42 42 84
河南 48.75
48.75
湖北 13.6 12.75 26.35
重慶
13.6 13.6
湖南 1.65 3.3 4.95
廣西
2.5 2.5
香港 0.8
0.8
小 計 12019.6 13803.2 25805.3
臺灣地區 358.15 77.9 436.05
總 計 12377.75 13881.1 26341.35
資料來源：中國風能專業委員會 2010年統計
風力發電的前景
中國新能源戰略開始把大力發展風力發電設為重點。按照國家規劃，未來15年，全國風力發電裝機容量將達到2000萬至3000萬千瓦。以每千瓦裝機容量設備投資7000元計算，根據《風能世界》雜誌發布，未來風電設備市場將高達1400億元至2100億元。 中國風力等新能源發電行業的發展前景十分廣闊，預計未來很長壹段時間都將保持高速發展，同時盈利能力也將隨著技術的逐漸成熟穩步提升。2009年該行業的利潤總額將保持高速增長，經過2009年的高速增長，預計2010、2011年增速會稍有回落，但增長速度也將達到60%以上。 風電發展到目前階段，其性價比正在形成與煤電、水電的競爭優勢。風電的優勢在於：能力每增加壹倍，成本就下降15%，近幾年世界風電增長壹直保持在30%以上。隨著中國風電裝機的國產化和發電的規模化，風電成本可望再降。因此風電開始成為越來越多投資者的逐金之地。
優缺點
優點
1、清潔，環境效益好； 2、可再生，永不枯竭； 3、基建周期短； 4、裝機規模靈活。
缺點
1、噪聲，視覺汙染； 2、占用大片土地； 3、不穩定，不可控； 4、目前成本仍然很高。