1、地球上的人类为了争夺自然资源，经常弱肉强食，刀兵相向，大动干戈，连年不断地发生血腥的战争。共同的利益纠结在一起，部落，酋长，诸侯，帝皇，划分疆土各自为王。人类在不断地打斗中，发明了风动武器，风帆战船，还有大大小小的风车。风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。风能就是空气的动能，风能的大小决定于风速和空气的密度。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约 2%转化为风能，但其总量仍是十分可观的。将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能量。风就是水平运动的空气，空气产生运动，是由地球上各纬度所接受的太阳辐射强
2、度不同而形成。全球的风能约为 2.74X109MW，其中可利用的风能为2X107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大 10 倍。空气流动所形成的动能及为风能。风能是太阳能的一种转化形式。太阳的辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布不均，空气沿水平方向运动成风。风的形成乃是空气流动的结果。风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。到达地球的太阳能中只有大约 2%转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为 2.74X109MW，其中可利用的风能为2X107MW，比地球上可开发利用的水能总量
3、还要大 10 倍。人类利用风能的历史可以追溯到公元前。中国是世界上最早利用风能的国家之一。公元前数世纪中国人民就利用风力提水、灌溉、磨面、舂米，用风帆推动船舶前进。到了宋代更是中国应用风车的全盛时代，当时流行的垂直轴风车，一直沿用至今。国外公元前 2 世纪，波斯人就利用垂直轴风车碾米。10 世纪伊斯兰人用风车提水，11 世纪风车在中东已获得广泛的应用。13 世纪风车传至欧洲，14 世纪已成为欧洲不可缺少的原动机。荷兰风车用于莱茵河三角洲湖地和低湿地的汲水，以后又用于榨油和锯木。只是由于蒸汽机的出现，才使欧洲风车数目急剧下降。数千年来，风能技术发展缓慢，也没有引起人们足够的重视。自 1973 年
4、世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才有了发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。美国早在 1974 年就开始实行联邦风能计划。评估国家的风能资源；研究风能开发中的社会和环境问题；改进风力机的性能，降低造价；为农业和其他用户用的小于 100kw 的风力机；为电力公司及工业用户设计的兆瓦级的风力发电机组。美国已于 80 年代成功地开发了100、200、2000、25
5、00、6200、7200kw 的 6 种风力机组。美国已成为世界上风力机装机容量最多的国家，每年还以 10%的速度增长。 现在世界上最大的新型风力发电机组已在夏威夷岛建成运行，其风力机叶片直径为 97.5m，重 144t，风轮迎风角的调整和机组的运行都由计算机控制，年发电量达 1000 万 kwh。瑞典、荷兰、英国、丹麦、德国、日本、西班牙，也根据各自国家的情况制定了相应的风力发电计划。瑞典 1990 年风力机的装机容量已达 350MW，年发电 10 亿kwh。 丹麦在 1978 年即建成了日德兰风力发电站，装机容量2000kw，三片风叶的扫掠直径为 54m，混凝土塔高 58m，到 2005年
6、电力需求量的 10%将来源于风能。德国 1980 年就在易北河口建成了一座风力电站，装机容量为3000kw，到本世纪末风力发电也将占总发电量的 8%。英国，英伦三岛濒临海洋，风能十分丰富，政府对风能开发也十分重视，风力发电已占英国总发电量的 3%。 日本 1991 年 10 月， 青森县的日本最大的风力发电站投入运行，5 台风力发电机可为 700 户家庭提供电力。中国位于亚洲大陆东南、濒临太平洋西岸，季风强盛。季风是中国气候的基本特征，如冬季季风在华北长达 6 个月，东北长达 7个月。东南季风则遍及中国的东半壁。全国风力资源的总储量为每年 16 亿 kw，近期可开发的约为16 亿 kw，内蒙古
7、、青海、黑龙江、甘肃 等省风能储量居中国前列，年平均风速大于 3m/s 的天数在 200 天以上。 50 年代末是各种木结构的布篷式风车，1959 年仅江苏省就有木风车 20 多万台。60 年代中期主要是发展风力提水机。70 年代中期以后风能开发利用列入“六五” 国家重点项目，得到迅速发展。80 年代中期以后，中国先后从丹麦、比利时、瑞典、美国、德国引进一批中、大型风力发电机组。在新疆、内蒙古的风口及山东、浙江、福建、广东的岛屿建立了 8 座示范性风力发电场。1992 年装机容量已达 8MW。新疆达坂城的风力发电场装机容量已达 3300kw，是全国目前最大的风力发电场。1990 年底全国风力提
8、水的灌溉面积已达 258 万亩。1997 年新增风力发电 10 万 kw。目前中国已研制出 100 多种不同型式、不同容量的风力发电机组，并初步形成了风力机产业。中国风能的开发利用还相当落后，不但发展速度缓慢而且技术落后，远没有形成规模。在进入 21 世纪时，中国应在风能的开发利用上加大投入力度，使高效清洁的风能能在中国能源的格局中占有应有的地。 在赤道和低纬度地区，太阳高度角大，日照时间长，太阳辐射强度强，地面和大气接受的热量多、温度较高；在高纬度地区太阳高度角小，日照时间短，地面和大气接受的热量小，温度低。这种高纬度与低纬度之间的温度差异，形成了中国南北之间的气压梯度，使空气作水平运动形成
9、源源不断的风能。 风水平气压梯度吹，垂直与等压线从高压向低压吹，地球在自转，使空气水平运动发生偏向的力， 地转偏向力，这种力使北半球气流向右偏转，南半球向左偏转， 地球大气 运动除受气压梯度力，受地球转偏向力的影响。地面风不仅受这两个力的支配，受海洋、地形的影响，山隘和海峡能改变气流运动的方向，还能使风速增大，而丘陵、山地却磨擦大使风速减少，孤立的山峰海拔高风速增大。风向和风速的时空分布较为复杂。海陆差异对气流运动影响，在冬季，大陆比海洋冷，大陆气压比海洋高，风从大陆吹向海洋；夏季相反，大陆比海洋热，风从海洋吹向大陆。这种随季节转换的风为季风。 白天大陆上的气流受热膨胀上升至高空流向海洋，到海
10、洋上空冷却下沉，在近地层海洋上的气流吹向大陆，补偿大陆的上升气流，低层风从海洋吹向大陆称为海风风能，夜间（冬季）时，情况相反，低层风从大陆吹向海洋。在山区由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡，夜间由平原或山坡吹向，前者称谷风，后者称为山风。这是由于白天山坡受热快，温度温度高于山谷上方同高度的空气温度，坡地上的暖空气从山坡流向谷地上方，谷地的空气则沿着山坡向上补充流失的空气，这时由山谷吹向山坡的风，称为谷风。夜间，山坡因辐射冷却，其降温速度比同高度的空气较快，冷空气沿坡地向下流入山谷，称为山风。 当太阳辐射能穿越地球大气层时，大气层约吸收 2*1016W 的能量，其中一小部分转变成空气的动
11、能。因为热带比亚热带吸收较多的太阳辐射能，产生大气压差，导致空气流动而产生风。局部地区，在白天，高山顶上空气受到阳光加热而上升，深谷中冷空气取而代之，因此，风由深谷吹向高山；夜晚，高山上空气散热较快，于是风由高山吹向深谷。在沿海地区，白天由于陆地与海洋的温度差，而形成海风吹向陆地；反之，晚上由陆地吹向海上。 地球吸收的太阳能有 1%到 3%转化为风能，总量相当于地球上所有植物通过光合作用吸收太阳能转化为化学能的 50 到 100 倍。高空有时速超过 160 公里的强风。这些风的能量最后因和地表及大气间的摩擦力而以各种热能方式释放。 因太阳照射极地和赤道的不均匀使得地表的不受热；地表温的速度较海
12、面快；大气中同温层如同天花板的效应加速了气体的对流；季节/的变化；科氏效应；月亮的反射比率，形成了风。 风能可以通过风车来提取。当风吹动风轮时，风力带动风轮绕轴旋转，使得风能转化为机械能。而风能转化量直接与空气密度、风轮扫过的面积和风速的平方成正比。 风涡轮提取能量，空气减速，导致它对传播并且在风涡轮附近牵制它。 德国物理学家，阿尔伯特， 1919 年确定风涡轮可能提取流经涡轮的横断面的 59%能量。 风力发电机组起动风速为 2.5 米/秒，脸上感觉有风且树叶摇动情况下，就已开始运转发电了，而当风速达 2834 米/ 秒时，风机将会自动侦测停止运转，以降低对受体本身之伤害。 利用风来产生电力所
13、需的成本已经降低许多，即使不含其他外在的成本，在许多适当地点使用风力发电的成本已低于燃油的内燃机发电了。风力发电年增率在 2002 年时约 25%，现在则是以 38%的比例快速成长。2003 年美国的风力发电成长就超过了所有发电机的平均成长率。2004 年起，风力发电更成为在所有新式能源中已是最便宜的了。2005 年风力能源的成本已降到 1990 年的五分之一，而且随着大瓦数发电机的使用，下降趋势还会持续。 西班牙东北方 Aragon 的 La Muela，总面积为 143.5 平方公里。1980 年起，近 20 年来，已陆续建造 450 座风机额定容量为237MW，为地方带来丰富的利益。当地
14、政府并借此规划完善的市镇福利，吸引了许多人移居至此，短短 5 年内，居民已由 4,000 人增加到 12,000 人。La Muela 已由不知名的荒野小镇变成众所皆知的观光休闲好去处。 法国西北方的 Bouin 原本以临海所产之蚵及海盐著名，2004 年7 月 1 日起，8 座风力发电机组正式运转，这 8 座风机与蚵、海盐三项，同时成为此镇之观光特色，吸引大批游客从各地涌进参观，带来丰沛的观光入。 台湾的苗栗县好望角因位处滨海山丘制高点，早年就是眺望台湾海峡的好去处，近几年外商在邻近区域，设置了 21 座高 100 米的风力发电机，形成美不胜收的景致。在 2003 年，建 21 座风机，发电总装置容量达 4.2 万瓩，是目前全台容量最大的风场。2006 年 6 月竣工启用后，俨然成为观光新景点，吸引不少人前往探访。人类对大自然风能的开发应用，环保经济，可持续发展，完美体现了人与自然的和谐。是今后能源探讨的重要课题。
