风能的利用

风能是人类历史上开发利用的最古老的能源之一。早在两千多年以前，人类就开始把风力作为动力，利用风力驱动的帆船在海面上航行，甚至远洋航行。我国的明代就开始用风力水车灌溉农田，并出现了农副产品加工的风力机械，如风车、风磨等。风力发动机就是一种把无规则的自然风能转变成机械能的能量转换装置，它可以作为多种工作机械的原动机。利用风力发动机发电机发电的，称为风力发电机或风力发电站。大规模利用风能的主要途径就是风力发电，就是把风能这种不规则自然能源变成机械能之后，进一步变成人类现代化生活与生产中主要的二次能源电能。第二次能源危机之后，作为一种世界能源，作为世界常规能源的补充和替代，风力发电的作用和价值才被人类重新认识和估价。根据风力发电的历史经验和教训，一代新的大型风力发电机正在相继出现。风力发电进入它本身发展的第二个高潮。
风力发电系统通常由两大部分构成：机械部分和电气部分，机械部分是把风能可靠地转变为机械能的装置，包括风力发动机及其附件； 电气部分是把机械能转变为电能并把电能供给用户的装置，包括发电机和配电仪表、蓄电池等电气元件。室外高耸的塔架之上，装有风轮、机头、回转体、起定向作用的机尾等风力发动机及主要附件、发电机及传动、调速装置，组成风力发电机组。而主要的电气元件，如配电仪表和蓄电池等则布置在控制室内，通过导线与风力发电机组连结。
按输出电功率不同，风力发电可分为小型风力发电机和风力发电站两大类：
风力发电站： 是容量在100千瓦以上的风力发电系统，由一台机组单独供电，或由数台机组联合供电。风力发电站采用感应发电机，特别是交流同步发电机；一般不需要储能装置，电站输出的交流电直接传输到用户，或与其他小型发电站并网运行； 风力发电站结构复杂，一般均为固定式，不能搬动； 小型风力发电机叶轮叶片使用的材料比较多，有木材、钢板、铝、合成材料等，而大型风力发电机叶片材料则以铝合金和玻璃纤维材料居多。小型风力机多数采用离心机械式调速，而大型风力机多采用电动或液压调速、计算机控制的电动调向，就是说调速和调向都比较复杂、精确。
按传动轴分类，风力机主要分水平轴和立轴 （垂直轴） 两大类。目前仍以水平轴为主，但立轴φ型风力机、可变几何形立轴风力机越来越引起广泛重视。
目前，把风能作为一种大能源加以开发，正在发展新的一代、具有显著特点的大型风力发电机组，单机电功率在1000千瓦以上。这新的一代大型风力发电机，从材料到设计结构上，更加完善，更加经久、耐用、可靠，抗风暴性能更好； 采用计算机等先进科学技术，转速和方向的自动控制、自动调节功能更加精确可靠； 充分应用近代航空流体力学成就，大大提高风力发动机的机械效率； 努力发展低造价和长寿命的风力发电机，要使风力发电能与火电、水电等常规发电方式在经济技术上有竞争力，必须把造价降低到600—800美元/千瓦，寿命延长到二十到三十年。