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美国西德克萨斯州大型风力发电厂，图片来源:美国风力发电呈现增势海峡飞虹

亚马逊公司在美国北卡州的风力电厂，主要用于因应现在和未来的 AWS 云资料中心的用电需求，图片来源:风力发电成美国发电量最大的洁净能源大纪元

风力发电，是将风的动能转变成机械能，再把机械能转化成电能，通过输送线路供给用户端，风力发电取之于大自然，可以降低环境污染，节约煤炭、石油等常规能源的耗用。

简介

风力发电是各国主力发展的绿色能源之一，当太阳照在地球上，受到地形变化与纬度的影响，使得日照不平均,形成温度的差异，造成冷热空气对流，(热轻上升冷重下降)而生成风。此外，月球引力造成潮汐，与地球的自转也能产生风。由于风力可以发电，所以有些国家会将风力发电也归属于太阳能源的范围内。

原理

风能转换为机械能

大型风力发电机通常采用"水平轴"型式，它由风叶轮、变速箱(加速齿轮箱)、发电机、偏移装置、控制系统、塔架等部件所组成。风叶轮的作用是将风能转换为机械能，它是由气体流动性能良好的叶片装在轮轴上所组成，低速转动的风叶轮通过传动系统经由加速齿轮箱来增速，将动力传导给发电机。

风能驱动机电系统

上述这些组件都安装在机舱内，整个机舱由高大的塔架支撑，由于风向会经常改变，为了有效地利用风能，必须要有自动迎风的装置，根据风向感测仪测得的风向信号，再由控制器来控制偏移电机，驱动小齿轮去推动塔架上的大齿轮，使整个机舱借由此自动控制的系统，能够保持正确对向迎风面。

优点

大自然产物

全球目前都在推动绿色能源，其中发展潜力及商机最大的是风能。因为风能是自然界的产物，风的产生是由于大气受到不均匀的太阳辐射引起的冷热空气对流，也可以说是太阳能的另外一种形式，不需要额外加工就可以拿来用的资源，而且取之不尽。

无污染性

风能无污染性和可再生性等，不需要消耗其他资源开发、不需要任何额外的加工、不污染环境，与火力发电相较，有著显著优点，最主要风力发电有运行灵活的优势，既可以并网运行，也可以离网独立运行。

可量化生产

风力发电技术目前已经趋于成熟，风力发电机组已可以批量化生产，尤其在德国、丹麦等风力发电技术发展和应用比较成熟的国家，2MW和5MW这样的高容量的机组已投入运行。

不受地形限制

风力发电建造周期短，总体成本低，占地面积小，单位面积发电量较火力发电大得多，并且可以灵活建造于各种环境下，不受地形限制。随著远程式控制制的发展，可以实现远程式控制。

美国的风力发电

目前美国是世界上风力机安装容量最大的前二个国家，2004年装机约2568百万瓦。美国风力机主要安装在加州和夏威夷、德州、华盛顿州和阿拉斯加州。

根据美国能源署（EIA）最新资料，美国风力电厂的发电量在2016年底达8万2,000百万瓦（MW），约可向2,400万个美国家庭供电，首度超越水力发电的8万百万瓦，该署预估2018年风力发电的电能可达9万4,000百万瓦。美国风力能源协会（AWEA）的另一份报告则估计，全美目前有超过1万百万瓦的风力电能正在兴建中，其中包括坐落在北卡州伊莉莎白市的亚马逊风力发电厂。同时预计在2020年风力发电将可满足美国10%的用电需求^[1]。

电厂及小型风力机

开发的风力机有两类：联网用(电厂)风力机及小型风力机。

联网用(电厂)风力机:单机容量在500kw以上，这类风力机除用于美国之外，同时出口至荷兰，加拿大，西班牙，中国，智利，纽西兰等国家。
另一类是小型风力机，功率为5~ 40kw。中国大陆已引进美国Zond公司30台550kw风力机。这类风力机多为独立运行。在美国主要用于国防上，计划取代数以千计的柴油发电机。对这类风力机要求可靠性高，现场维护方便，具有较好的防盐雾能力。这类风力机除军用外，还可用于民用。

重要的战略意义

美国能源部认为开发和利用风能具有重要的战略意义。1994年4月成立了由工业、电力、环保、州政府、美国风能协会和电力研究所组成国家风能协调委员会，帮助解决风能开发利用过程中遇到的难题，同时为电力部门提供风力资源评估技术。

成立风能技术中心

此外，美国能源部还成立了一个美国风能技术中心，这是一个世界级的能源研究、开发和示范中心。在美国科罗拉多州的美国可再生能源实验室内。该中心现有16套风力机结构试验台，最大风力机容量可达1百万瓦。

中心有几台风力机，这些风力机主要用作研究工具，提高电脑辅助设计能力，同时进一步了解这些风力机的运行和性能特性。除此，中心还将安装几台试验风力机，其上装有先进的监控和资料读取系统，对风力机进行监控。

测风塔研究风的特性

中心有一个80公尺高的测风塔，以研究风的特性。如每日风随时间变化，季风影响和紊流度等。中心所在地秋季风很大，最大风速可达54m/s，这对风力机的抗风试验是十分有利的。该中心有一个工业用户实验室，面积为 929m2，为工业界提供一个试验空间，对风力机的部件和系统的新技术进行试验，同时为用户保密。此外，中心还有一个叶片试验室，以研究叶片的结构性能和疲劳特性。叶片最大长度可达20m。该中心有一个混合系统试验台，包括风力机、光电、备用电机和蓄电系统。

该系统的目的是使这类混合系统商品化，具有较好的性能、成本低、实用可靠。美国风能技术中心进行了一些基本研究，以了解风和风力机之间的互相影响，帮助风力机设计人员设计出更有效、更可靠、成本低的风力机。

美国能源部为了建立风能产业，并使美国本国的风能公司在国内外能源市场上具有竞争力，制定了风力机发展计划。

风力机发展计划

1、小型风力机计划:的目标是开发在国内外风能市场上经济有效的机型，其功率范围为5-40kw，在风速为5.4m/s的风场上，价格与性能比为0.60美元/kwh或者更低。

2、风力机加工计划:旨在改进加工方法，降低成本，提高质量，增加可靠性。投资200万美元，分两个阶段进行。第一阶段：采用新的加工方法，降低叶片加工成本25%以上。第二阶段：对其他部件采用新的加工方法。

3、近期风力机计划：美国现有5种风力机进入市场。其中大陆已引进两种，即Zond能源系统公司Z-40型550kw和先进风能公司的 AWT-27型275kw风力机。美国对现有风力机的经济性、可靠性和维护特性进行改进，在样品机进行全面试验和考核的基础上，使其在5.8m/s风速的风场上，电价低于5美元/kwh。这项计划投资1620万美元，对三种型号的风力机进行改进。一台是750kw的三叶片、上风向、变速风力机，另两台是二叶片、下风向、双速或变速风力机。

4、新一代风力机开发的目的在于刺激美国工业开拓新的概念，利用新技术开发新机型。该计划投资约5140万美元，其中630万美元用于创新周边系统的开发，包括变速设计和控制、重量轻的柔性叶片低速直接驱动的电机，旋涡发生器，以及先进的分散式监控系统。4510万美元用于风力机的开发。该风力机将具有以下特点：

开发特点

（1）柔性塔
（2）专用翼型
（3）自转叶片结构
（4）自转控制技术
（5）重量轻的软性叶片
（6）适时的载荷测量和控制
（7）低噪音且高性能的叶尖技术
（8）先进的叶片加工
（9）整体功率电力控制系统
（10）叶片单独控制的变型风轮。

这种新一代风力机，在5.8m/s风速的风场上，电价成本约0.04美元/kwh，在6.7m/s 风速的风场上，电价成本约0.025美元/kwh。

大陆的风力发电

中国大陆的风能利用历史可追溯到公元前，是世界上利用风力最早的国家之一，也是全球风力资源最丰富的国家。

但进行风力发电科研的工作从20世纪50年代开始到80年代初，起步较晚，与发达国家相比还有相当大的差距，利用风力发电主要是满足广大牧民生活用电的要求。据资料统计，风能资源的开发和利用率实现60％可以支撑中国目前每年全部的电力需求，全国陆地上离地lOm高度层上风能资源总储量约3226GW和4350GW，可开发和利用的陆地上风能储量有253GW和297GW。

发展初期研制的风机主要为离网型小型风力发电机，单机容量为几十瓦至几百瓦，后期开始主要研制、开发和示范应用充电用风力发电机，并在边疆、海岛、偏远地区以及少数民族地区广泛推广应用。

大型风电基地林立

至今大陆已经在河北张家口、辽宁营口、黑龙江富锦等等地区建成l0多个百万千瓦级的大型风电基地，并初步形成几个千万千瓦级风电基地，并且计划在甘肃酒泉、江苏南通等地兴建GW级风电场。

2009年新增风机容量908万kW，截至目前，中国累计实现风机装机容量已达到2129万kW。《中国风电发展报告2olo))显示，去年中国风电新增装机容量达1380万kW，位居世界第一^[2]

目前大陆仅内蒙古一地,安装家用微小型风力发电机(150~ 500瓦)已经超过13万台. 而大型风力发电设备,在内蒙已有:商都, 锡林浩特, 达里, 珠日和, 辉腾锡勒, 等五个风力发电厂.装有大型风力发电机128台,年发电量超过1亿仟瓦.而上海市与世界银行组织合作,在一年内于崇明岛建设 2万仟瓦的风力发电厂,每个单机在600仟瓦以上. 大陆其他大型风力发电厂,装机地分别有:

新疆省: 达板城风电厂, 布尔津县风电厂.
宁夏省: 贺兰风电场.
内蒙古: 辉腾锡勒风电场, 克旗达里风电场,克旗赛罕坝风电场 .
黑龙江省: 木兰风电场, 伊春大青山风电场.
辽宁省: 大连的东岗风电厂, 与横山风电厂, 仙人岛风电场, 营口风电厂, 丹东*风电厂, 锦州风电厂.
吉林省: 通榆风电厂, 长岭风电场.
山东省: 荣城风电厂, 长岛风电厂.
甘肃省: 玉门风电厂.
河北省: 张北风电厂, 及承德风电厂.
上海市: 南汇风电场.
浙江省: 嵊泗风电厂, 及苍南的鹤顶山风电厂, 与临海的括苍山风电厂.
福建省: 平潭风电厂, 及东山风电厂, 南日岛风电场.
广东省: 南澳风电场, 惠来石碑山风电场, 汕尾红海湾风电场.
海南省: 东方风电厂.

2005年底大陆已建成风电场59座，运行中的大型风力发电机组共计:1869台，总计容量达:1246.3 MW. 大陆500瓦以下的微型风力发电机于公元2000年时,总装机就已经超过20万台。

大陆现采用的国外大型风力发电机厂牌及机型瓦数为:

BONUS------ 600kW, 1mW, 2mW(百万瓦)
Bazan------ 600kW.
Elkraft------ 1mW.
Enron------ 750kW, 1.5mW, 2mW.
MADE------ 660kW.
NET------ 300kW.
Nordex------ 600kW.
NEG Micon------ 600kW, 750kW.
Jacobs------ 750kW, 1.5mW.
Vestas------ 660kW, 850kW, 1.65mW, 1.75mW, 2mW.

大陆目前最大的风力发电厂一项总投资达台币360亿的风力发电工程建设在内蒙古的尚义县，发电规模达100百万瓦(相当于一座核电厂)，是大陆目前最大的风力发电项目。已经于2005年10月正式开工，预计首期将先完成 49.5百万瓦，此大型风电场是由大陆官方神华集团公司直属的国华能源投资有限公司与尚义县合作开发的。

海上风力发电厂

大陆第一个海上风力发电厂也是由国华能源投资有限公司与河北省黄骅市(位于北京市东南方)合作开发的。电厂的第一期工程投资人民币5亿元，在冯家堡村北至黄骅港开发区北边界建设一个装机容量为5万仟瓦的发电厂， 2005年4月份，先期投资400多万元，在黄骅沿海设置了8个测风塔，在一年的风力测定结束后，于2006年开工建置。此外，上海市政府也积极筹划更大的海上风力发电厂，规划建造在东海大桥两侧，由数十台3000仟瓦风力发电机所构成10万仟瓦的发电厂。

大陆与德国合作，在青岛沿海设立5台一百万瓦的海上风力发电机，总投资额约5000万欧元，这是大陆最大的海上风力发电项目，也是在亚洲最大风力发电机组，此工程将在2008年初建成。

风力发电岛

广东汕头市南澳县，以各种优惠招引了海内外大型电力公司投资；目前，已有中国华能集团公司、德国英华威公司、汕头丹南公司(由荷兰Nuon国际公司与汕头南方风能有限公司合作)等4家，参与南澳风电场的开发，签订项目共6个，总投资额达41.4亿元人民币，总装机容量近40万千瓦。这批风力发电机全部建成后，南澳将会成为世界著名的“风力发电岛”。

勘察不够科学

风能资源勘察不够科学、准确，存在盲目性。风力发电机组组的运行是一项复杂的操作，涉及的问题很多，通常风力发电的有效风速为3～25m／s，风电场选址的最基本的条件是要有能量丰富、风向稳定的风能资源，具体风电场内风机的选址还应根据风资源评估参数、风电场巨集观选址和微观选址等几方面。

因此，风电场选址对于风电场的建设是至关重要的。而我国现有的风资源的分布比较分散，品位不高，难以满足风电快速发展的要求，迫切需要进一步细化。

购买国外设备，成本高。风力发电的成本主要是厂房和机器设备等固定资产投资成本，约占总投资的80％左右。按照我国增值税抵扣的相关政策，固定资产投资的增值税不能抵扣。

增值税税负过高

多年来，风力发电和其他行业一样执行17％的增值税税率，由于没有购买燃料等方面的抵扣，因此风力发电实际税赋要明显高于火力发电，因为没有购买燃料、动力等生产资料的抵扣，因而形成了增值税实际税负高于火力发电的情况。另外，国内已经建成的风电容量高档、大型仪器设备几乎全部依赖进口，导致风电场投资高、效益低、电价高，与火电、水电、核电相比较，缺乏竞争力。

国产的风电设备从而可以显著地降低可再生能源的电力成本，但目前，由于现在国内设备制造水平较低，应用规模小，国产风电机组在我国的风电场中还未占一席之地。

政策扶持力度不够

由于风电场前期投人大，成本回收慢，而国内的风电项目缺乏市场准入政策，投融资渠道较窄。由于风能收益受到关注以及政府的优惠政策，银行对风电、生物质发电项目贷款期限远短于火电和水电项目的贷款期限，偿还期限大多为5～8a，利息也没有优惠，仅为7a，这加重了风电项目在还贷期的还贷压力，由于受投融资条件的限制，往往只能上一些小规模的项目，导致我国风电普及率与欧美发达国家相比还很低，电价下降缓慢。对风电投入总体上呈现出科研经费不足，科研经费增长速度不高，正制约著整个产业的健康发展。

对策

深化前期勘察工作

做好风电场项目的。风资源的测定以及风电场址选择的得当与否，就意味著其享有“地利”优势，对提高风电的经济效益至关重要。它是发挥风电作用的前提条件，因此将来应该在这方面增大投入，全面了解风资源的时空分布，为政府官员、项目决策者、风电场运营者、项目开发者和投资者合理地规划风电提供正确的指导。为了进一步摸清我国风能资源及其分布，必须做好风电建设前期工作和项目储备，加快开展风能资源的普查力度。这方面，不仅需要各有关部门和有关行业筹集一定资金用于加大风力资源勘测工作的投入，加强对本地区风力资源的勘察。

提高制造和技术水平

为了提高我国风力发电设备的制造制造和技术水平，降低风力发电的成本，这就需要不断扩大同发达国家的交流合作，增进相互信任，提高合作水平，学习借鉴国外先进的技术和管理经验，只是让人比较清楚的看出彼此的差距，才能带动国内风电技术水平和运营质量的快速提升。新修订的《可再生能源法》明确规定：第二十五条“对列入国家可再生能源产业指导目录、符合信贷条件的可再生能源开发利用项目，金融机构可以提供有财政贴息的优惠贷款。”这一规定为风电项目建设创造良好的环境。提高风电技术也是降低风电成本和上网电价的关键所在。

政策扶持积极发展

2006年1月1日国家正式实施了《可再生能源法》，通过减免税收、鼓励并网发电、全额收购、优惠上网价格、贴息贷款和财政补贴等激励性政策来引导发电企业和消费者积极参与可再生能源发电，在这部法律中，对风电而言，《可再生能源法》无疑为其长远发展提供了必要的法律保障。体现了政府对风能这种洁净可再生能源引起重视，更重要的是给予了风电在法律上的保护，随著风电场技术的发展成熟，风电市场将展现良好的发展前景。

2008年，根据《可再生能源中长期发展规划》的总体要求和我国可再生能源发展的最新进展，国家发改委印发了《可再生能源发展“十一五”规划》。《规划》提出，认真落实促进可再生能源发展的政策措施，做好可再生能源发电并网、上网电价及费用分摊有关规定、财政补贴和税收优惠等政策的完善和落实工作。

这些政策法规的出台为风电产业成长提供了制度上的保障，在具体的措施和规则上还要更加细化、更加规范、更便于操作，为我国风电产业稳步、快速发展提供了有力支持。