赵建宇（曲阜师范大学电气信息与自动化学院 山东日照 276826）

1 风能利用的意义

世界经济快速发展，煤炭、石油和天然气消耗量急剧增加，环境污染致使生态系统破坏严重，由此引发的自然灾害引发了大量的人员伤亡，也造成了巨大的经济损失。人类为了保护地球环境，促进可持续发展的世界经济，在上个世纪90年代中期制定了《京都议定书》，旨在限制发达国家的温室气体排放量，我国也制订一系列节能措施。但是这些措施并不能从根本上解决环境污染问题。为了解决这个问题，必须加大无污染的再生能源开发力度。近年来，风力发电作为绿色、环保的可再生能源，越来越被人们所重视。

2 风的产生和开发利用

风是由于空气的流动产生的。富含巨大能量的太阳光照射到地球表面的大气层使其温度升高，受热膨胀变轻后上升。地球表面各地的大气在不同的季节和不同的地理位置，吸收的太阳光能量各不相同，温度和密度是不相同的，温度高、密度小的热空气上升后，异地温度低、密度大的空气将横向流入进行填充，风就这样在空气流动的同时产生了。

风能是太阳能利用地球表面的空气作为介质而产生的可再生能源，蕴藏量巨大而且安全、清洁。全球陆地上的风能约为2.80×109MW，其中可供开发利用的风能为2.2×107MW，尽管可利用量不足总量的1%，但是这个量已经比地球上可以供人类开发利用的水能总量大了十几倍。

我国幅员辽阔，地大物博，有960万平方公里的国土面积和32000千米长的海岸线，风能贮量全世界排名处于第一位，有风能2.5×105MW可供开发利用，主要集中在沿海岸线地区和东北、西北与华北地区。

3 风力发电原理

风力发电机组主要由支架、风机和发电机三部分组成。支架用来安装和固定风机和发电机；风机由叶片、尾翼、偏航装置、传动装置、增速齿轮（变速器）组成，用来接收风能转化为机械能拖动发电机的转子旋转，叶片用来接受风力，为了有效利用风能，适应经常变化的风向变化，采用风向传感器的输出信号操纵偏航装置，同尾翼一起配合使风轮始终正面对风从而获得最大的风能；发电机由转子、定子和外壳组成，外壳用于固定转子和定子以及外部防护，定子用于产生发电机的励磁磁场，转子在风机的拖动之下切割定子产生的磁力线发电。大部分风力发电机组的风机主轴和发电机转子轴都是水平放置，两轴之间通过增速齿轮连接在一起实现能量的传递。

4 国外风力发电情况

在两千多年前人类开始借助船帆利用风能行船。经过了一千多年历程制成风车，风车输出动力做功帮助人类劳动。又经历数百年，风车与发电机结合，才有了风力发电机组。十九世纪八十年代中期，美国人制造了世界上第一台风力发电机组，尽管机组的装机容量非常小，但是自此开始了风力发电的艰难发展历程。

近几年来，美国、亚洲、南美洲等国风电行业得到了快速发展。根据世界风能协会的数据，2012年全世界新增风电装机容排名前三的国家依次为美国、中国、印度，前3个国家合计新增装机容量占全世界的60%。欧洲风电装机容量在进入二十一世纪之前增长较快，全球领先，近年来增长逐渐放缓，总装机容量占全球比重正逐年下降，致使风电发展在全球范围内呈现更加均衡的局面。

早期的风力发电机由于受科技水平的限制，容量都非常小，直到上世纪90年代，风力发电机组只能做到60千瓦。但是近年来随着科学技术的快速发展，目前能够并网运行的风力发电机组一般为1000 KW以上。德国人已经于2011年在布伦斯比特尔安装投入运营了5000千瓦的风力发电机组。

5 国内风力发电的情况

我国风力发电的研究和试点工作起步较晚。发展过程基本可以分为孤网运行、并网运行和快速发展三个阶段。2011年新增风电装机容排名跃居全球第一（2012年美国为第一）。据中国国家电网2013年6月13日透露，中国已取代美国成为世界第一风电大国，国家电网成为全球风电接入规模最大、风电和太阳能增长速度最快的电网。中国用5年半时间走过了美国、欧洲15年的风电发展历程。我国既称得上风电大国，而且也称得上风电强国。中国制造和中国创造的风力发电机组正在源源不断出口到世界各地。国内已经有华锐风电、金风科技、联合动力、湘电股份和海装风电等厂家具备了5 MW及以上大型风电机组的研发制造能力。金风科技6 MW风电机组目前已经完成测试。这标志着中国风电产业在赶超国际先进水平上取得新突破。

6 风力发电对可持续发展的意义

我国风电行业发展呈现快速增长态势。2011年装机容量新增18 GW，占全球总增量的40%，在装机方面保持全球领先地位。截至2011年底，全国风电累计装机为62.36 GW。根据中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会和国际环保组织绿色和平两家机构发布的《中国风电发展报告2010》预测：2020年，中国风电累计装机可以达到230 GW，相当于13个三峡电站；总发电量可以达到4649亿千瓦时，相当于取代200个火电厂。2030年，装机容量累计将超过400 GW，全国近10%的发电量将来自风力发电，占各种电源结构装机容量的15%。

京都议定书2005年2月16日生效，世界各国都在逐步加大绿色能源的开发力度，致使风电设备成本和风力发电成本都在急剧下降。同时，国内立法也在逐步完善，逐步明确电网企业消纳风电的责任和赏罚机制、合理规划发展、梳理并网成本分配、调动价格杠杆等，同时尽快克服风电输出预测、并网、调度、储能及电网建设等技术方面的障碍。有关风力发电的各项优惠政策和税收减免的激励措施正在逐步制订并得到贯彻落实。

综上所述，风力发电作为绿色环保的可再生能源，将成为全世界优先鼓励发展的产业，必将为人类社会的可持续发展做出巨大贡献。