风能利用

风能是地球上的一种自然资源。人类成功地利用风能历史比较悠久。在我国利用风力驱动帆船，在《物原》上记载：“燧人以瓠济水，伏羲始乘桴，轩辕作舟楫，⋯⋯夏禹作舵加以篷碇帆樯。”若夏禹是帆的发明人，至今已有 3000 多年的历史了。在甲骨文里的“凡”字，刻成“■”，据考证“帆” 字的原始字样，就是来源于■，这一象形字也可说明帆在我国古代就已利用了。

在距今 1800 年以前的东汉刘熙所著的《释名》一书上，对帆字作了“随风张幔曰帆”的解释。明代宋应星的《天工开物》一书中载有：“扬郡以风帆数扇，俟风转车，风息则止。”这是对水平风车的一个较完善的描述。以后方以智著的《物理小识》载有：“用风帆六幅，车水灌田，淮扬海堧皆为之。”描述了利用风帆灌田的情况。

明代我国风车利用较普遍，童冀在他的《水车行》中有：“零陵水车风作轮，缘江夜响盘空云，轮舟团团经三丈，水声却在风轮上，⋯⋯”可见我国利用风力提水灌溉和风力加工粮食的风磨至少已有 350 多年的历史了。

风帆是一种最简单的风力机械，若将它用于驱动船前进的动力，这船就是风帆船。我国明代著名的航海家郑和，就是利用帆船从 1405 年开始下西

洋，7 下西洋，历时 28 年。这比意大利航海家哥伦布公元 1492 年第一次乘

帆船横渡大西洋，约早了近 90 年。

我国沿海沿江地区，风帆船和风力提水灌溉制盐一直延续到本世纪的 50

年代，仅在江苏沿海利用风力提水的设备曾达 20 万台。

还要提及的，是我国创造的垂直轴风轮（也称立帆式）。它是将 8 个帆各编在一个直立的杆上，各帆的正中上端则各由一绳系之。当地称此为“走马灯”式风车。我国出现这种风车距今已有 1300 多年的历史，先于世界上任何国家。我国沿海产盐地区用这种风车提海水的很多，如大沽和塘沽一带在建国初期仍可看到。

立帆式风车不受风向改变的影响，风轮总是向同一个方向旋转，较之水平风车方便，不需要对风的装置，这是设计上最巧妙的地方。

清代中叶，周庆所著的《盐法通志》上有这种风车的记载：“风车者，借风力回转以为用也，车帆高二丈余，直径二丈六尺许。上安布帆八叶，以受八风。中贯木轴，附设平行齿轮。帆动轴转，激动平齿轮，与水车之立齿轮相搏，则水车腹页周旋，引水而上，此制始于安凤官滩，用之以起水也。” 但这种风车，创于何人还找不出明确的记载。

根据国外记载，埃及被认为是最先利用风能的国家。约在几千年前，他们就开始用风帆来协助奴隶们划浆，后用风帆磨谷、提水等。

波斯人在几千年前也开始利用风能，约在公元 700 年时，他们也有了立轴式风车。

据认为，是班师的十字军将风车的概念和设计带到了欧洲，可能是荷兰人发展了水平转轴、螺旋浆式的风车，这种风车在荷兰和英国的乡村是很普遍的。风力和水力很快就在中世纪的英格兰成了机械能的主要来源。在这一时期，荷兰人依靠风力来抽水、磨谷等，直到 1750 年，发明了扇形尾（当时电接风速仪上的尾翼）之后，才不必靠人去调准风车的方向了。荷兰人利用改进风车，广泛地用来排除沼泽地积水和灌溉莱茵河三角洲。18 世纪荷兰曾

有 9000 座风车排除人造地的积水。

1850 年以后，美国在已有风车的基础上，制造成有名的“美国农场风车”

用于提水，曾达到 600 万座。

总之，风力机械在蒸汽机出现之前是动力机械的一大支柱，随着煤、石油、天然气的大规模开采和廉价电力的获得，各种曾经被广泛使用的风力机械，由于成本过高，功率过低，无法与蒸汽机、发电机等相竞争，渐渐淘汰。十几个世纪相传的辘辘而转的风车，被马力巨大的现代化电力所取代。例如荷兰现有几百座风车，大多是为招徕游客而开动的。美国仅在边远地区有十几台作为古老景观。我国在沿海的盐场尚可见到几百台。

到本世纪初，风力发电开始出现了。德国、法国、丹麦、前苏联先后制造了卧轴风力发电机，发电机功率由十多千瓦到 100 千瓦。但都是试验性的。

美国还制造了一个额定输出功率为 1250 千瓦的大型风力发电机。叶片直径

53 米，于 1945 年 3 月，作为常规电站并入电网，后因一片风叶脱落而停止，

仅运行了 33 天。

我国自 50 年代中期开始研制小型风力发电机和提水机，60 年代，一些风力机投入小批量生产。

随着环保的需要，保护地球的需要，从 1990 年世界气候大会和 1992 年里约热内卢国际环发大会以后，人们对环保问题越来越关注，风能是无污染的洁净的再生能源，受到国内外人们的青睐。

我国发展风力发电从“六五”开始，正式列入国家攻关项目，当时是以解决农村能源为主，发展的是小型风机，100、200、300 瓦等，一家一户一个风机，用于照明、收听录音机和看电视等，到现在约有 15 万台，每年以

1.5 万台递增。80 年代末开始建立风电场，到目前已有 10 个风电场，总装机容量 3.1 万千瓦，最大的在新疆达坂城，装机 33 台，其中 4 台 500 千瓦，其余为 300 千瓦，一共 10700 千瓦。我国计划到 200O 年装机 100 万千瓦。

世界上最大的风电场在美国加州，其中一个风电场有 2400 台风力机，总

装机容量 24 万千瓦，美国风力机总容量为 171.7 千瓦。欧洲总装机容量为

172.5 千瓦。

单机容量国际上认为 300 千瓦以上较好，在国内目前装机大都为 300 千瓦、600 千瓦。在国外，1000 千瓦在发达国家也开始试运行。世界上安装最大的风力机 7.2 兆瓦，叶轮直径 128 米。

我国有悠久的风能利用史，但与世界各国相比还显得较落后，1994、1995 年连续召开几次国内国际会议，为发展风电采取的举措是前所未有的。表现出我国人民的一种决心，一种必须迅速发展我国风电的心情。