古代的風(fēng)能開發(fā)利用
風(fēng)能具有悠久的利用歷史，在蒸汽機(jī)發(fā)明以前，風(fēng)能曾經(jīng)作為重要的動(dòng)力，用于船舶航行、提水飲用和灌溉、排水造田、磨面和鋸木等，最早的利用方式是“風(fēng)帆行舟”。我國是最旱使用帆船和風(fēng)車的國家之一，至少在3000年前的商代就出現(xiàn)了帆船，唐代有“乘風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄?！钡脑娋?，可見那時(shí)風(fēng)帆船已廣泛用于江河航運(yùn)。最輝煌的風(fēng)帆時(shí)代是中國的明代，14世紀(jì)初葉中國航海家鄭和七下西洋，龐大的風(fēng)帆船隊(duì)功不可沒。明代以后，風(fēng)車得到了廣泛的使用，人們已經(jīng)懂得利用風(fēng)帆驅(qū)動(dòng)水車灌田的技術(shù)。中國沿海沿江地區(qū)的風(fēng)帆船和用風(fēng)力提水灌溉或制鹽的做法，一直延續(xù)到20世紀(jì)50年代，僅在江蘇沿海利用風(fēng)力提水的設(shè)備曾達(dá)20萬臺(tái)。
 
12世紀(jì)，風(fēng)車從中東傳入歐洲。16世紀(jì)，荷蘭人利用風(fēng)車排水、與海爭(zhēng)地，在低洼的海灘地上建國立業(yè)，逐漸發(fā)展成為一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家。今天，荷蘭人將風(fēng)車視為國寶，北歐國家保留的大量荷蘭式的大風(fēng)車，已成為人類文明史的見證。在蒸汽機(jī)出現(xiàn)之前，風(fēng)力機(jī)械是動(dòng)力機(jī)械的一大支柱，其后隨著煤、石油、天然氣的大規(guī)模開采和廉價(jià)電力的獲得，各種曾經(jīng)被廣泛使用的風(fēng)力機(jī)械，由于成本高、效率低、使用不方便等，無法與蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)等相競(jìng)爭(zhēng)，漸漸被淘汰。


 
我國的風(fēng)能開發(fā)利用現(xiàn)狀
我國風(fēng)能資源豐富，主要集中在東南沿海及海島上，北部、西北和東北的草原、戈壁地區(qū)。目前，東南沿海是最大風(fēng)能資源區(qū)，風(fēng)能密度為200W/M2～300W/M2，大于6m/s的風(fēng)速時(shí)間全年3000h以上就可取得較大經(jīng)濟(jì)效益。全國風(fēng)能資源總量約42億千瓦，技術(shù)可開發(fā)量約3億千瓦。統(tǒng)計(jì)顯示：截至2010年底，中國全年風(fēng)力發(fā)電新增裝機(jī)達(dá)1600萬千瓦，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到4182．7萬千瓦，首次超過美國，躍居世界第一。隨著我國特高壓電網(wǎng)及智能電網(wǎng)的提高，預(yù)計(jì)在2015年左右我國風(fēng)電并網(wǎng)能力將超過90GW，其中我國將在西北地區(qū)包括甘肅、新疆及內(nèi)蒙省份及地區(qū)幵展GW級(jí)風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)。據(jù)《中國風(fēng)電發(fā)展報(bào)告2010》預(yù)測(cè)，2020年中國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量可以達(dá)到2．3億千瓦，相當(dāng)于13個(gè)三峽電站；總發(fā)電量可以達(dá)到4649億千瓦時(shí)，相當(dāng)于取代200個(gè)火電廠。
 
2008年8月，甘肅酒泉千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地建設(shè)全面啟動(dòng)，這標(biāo)志著我國正式步入了打造“風(fēng)電三峽”工程階段。這是國家繼西氣東輸、西油東輸、西電東送和青藏鐵路之后，西部大開發(fā)的又一標(biāo)志性工程。冬日的酒泉瓜州縣，一排排銀白色的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在碧藍(lán)色天空的映襯下，顯得蔚為壯觀，分外醒目。位于甘肅省河西走廊西端的酒泉市是中國風(fēng)能資源豐富的地區(qū)之一，境內(nèi)的瓜州縣被稱為“世界風(fēng)庫”，玉門市被稱為“風(fēng)口”。據(jù)氣象部門最新風(fēng)能評(píng)估結(jié)果表明，酒泉風(fēng)能資源總儲(chǔ)量為1.5億千瓦，可開發(fā)量4000萬千瓦以上，可利用面積近1萬平方公里。10米高度風(fēng)功率密度均在每平方米250-310瓦以上，年平均風(fēng)速在每秒5.7米以上，年有效風(fēng)速達(dá)6300小時(shí)以上，年滿負(fù)荷發(fā)電小時(shí)數(shù)達(dá)2300小時(shí)，無破壞性風(fēng)速，對(duì)風(fēng)能利用極為有利，適宜建設(shè)大型并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。為此，國家在2008年批準(zhǔn)了酒泉千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地規(guī)劃。而今，酒泉市現(xiàn)已建起中國第一個(gè)千萬千瓦級(jí)超大型風(fēng)電基地，為中國最重要的風(fēng)電基地。在甘肅酒泉風(fēng)電基地玉門風(fēng)電場(chǎng)一片絢麗的晚霞中，風(fēng)車在日落余暉的映襯下顯出動(dòng)人魅力，絢麗的晚霞映紅天際，美景如畫。目前，甘肅酒泉風(fēng)電基地裝機(jī)容量達(dá)605萬千瓦，安裝風(fēng)機(jī)3773臺(tái)。截至2014年底，酒泉風(fēng)光電并網(wǎng)裝機(jī)920萬千瓦。其中,風(fēng)電800萬千瓦,節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1355.2萬噸,減少二氧化碳排放4094.3萬噸,減少二氧化硫排放14萬噸,減少氮氧化物排放7萬噸。
 
風(fēng)能與其他能源相比，有其明顯的優(yōu)點(diǎn)：蘊(yùn)量巨大、可以再生、分布廣泛、沒有污染。風(fēng)能和陽光一樣，是取之不盡、用之不竭的再生能源；風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，不會(huì)產(chǎn)生輻射或二氧化碳公害，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染；而且從經(jīng)濟(jì)的角度講，風(fēng)力儀器比太陽能儀器要便宜九成多。中國風(fēng)能儲(chǔ)量很大、分布面廣，甚至比水能還要豐富。合理利用風(fēng)能，既可減少環(huán)境污染，又可減輕越來越大的能源短缺的壓力。
 
我國的風(fēng)能資源的特點(diǎn)

我國風(fēng)能資源具有得天獨(dú)厚的蘊(yùn)藏優(yōu)勢(shì)。我國位于亞歐大陸的東部 ,瀕臨世界最大的大洋——太平洋，強(qiáng)烈的海陸差異，在我國形成世界上最大的季風(fēng)區(qū)。加上遼闊的國土面積，復(fù)雜的地形,從而形成我國豐富的風(fēng)能資源。而且在陸地上，我國風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要集中在北部、西北和東北的草原、戈壁灘以及東部、東南部的沿海地帶和島嶼上。這些地區(qū)缺少煤炭及其它常規(guī)能源，并且冬春季節(jié)風(fēng)速高，雨水少；夏季風(fēng)速小，降雨多，風(fēng)能和水能具有非常好的季節(jié)補(bǔ)償。

另外，在中國內(nèi)陸地區(qū)，由于特殊的地理?xiàng)l件，有些地區(qū)具有豐富的風(fēng)能資源，適合發(fā)展風(fēng)電。比如江西省都陽湖地區(qū)以及湖北省通山地區(qū)。海上有豐富的風(fēng)能資源和廣闊平坦的區(qū)域，使得近海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。在海洋上方面，我國海上風(fēng)能資源儲(chǔ)量遠(yuǎn)大于陸地風(fēng)能，儲(chǔ)量10m高度可利用的風(fēng)能資源超過7億kW，而且距離電力負(fù)荷中心很近。上海已開始海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)，到2010年，上海的風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到200-300兆瓦。為達(dá)到這一目標(biāo)，中國第一座長距離跨海大橋東海大橋兩側(cè)將建成中國內(nèi)地首個(gè)海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。海上發(fā)電是國際風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域，是未來的發(fā)展方向。目前，我國在風(fēng)能利用方面與國際水平還存在一定差距，但是發(fā)展很快，在規(guī)模和水平上都有很大提高。
 


風(fēng)能的具體用途
我國利用風(fēng)能的歷史較為久遠(yuǎn)，風(fēng)能的利用途徑多樣，主要有風(fēng)力助燃、風(fēng)力航海、風(fēng)力灌溉等利用途徑。其具體用途也是多樣的：
1.風(fēng)力發(fā)電
利用風(fēng)力發(fā)電已越來越成為風(fēng)能利用的主要形式，受到世界各國的高度重視，而且發(fā)展速度最快。風(fēng)力發(fā)電通常有三種運(yùn)行方式。一是獨(dú)立運(yùn)行方式，通常是一臺(tái)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)向一戶或幾戶提供電力，它用蓄電池蓄能，以保證無風(fēng)時(shí)的用電。
二是風(fēng)力發(fā)電與其他發(fā)電方式（如柴油機(jī)發(fā)電）相結(jié)合，向一個(gè)單位或一個(gè)村莊或一個(gè)海島供電。三是風(fēng)力發(fā)電并入常規(guī)電網(wǎng)運(yùn)行，向大電網(wǎng)提供電力；常常是一處風(fēng)場(chǎng)安裝幾十臺(tái)甚至幾百臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這是風(fēng)力發(fā)電的主要發(fā)展方向。風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)越性可歸納為三點(diǎn)：第一，建造風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的費(fèi)用低廉，比水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠或核電站的建造費(fèi)用低得多；第二，不需火力發(fā)電所需的煤、油等燃料或核電站所需的核材料即可產(chǎn)生電力，除常規(guī)保養(yǎng)外，沒有其他任何消耗；第三，風(fēng)力是一種潔凈的自然能源，沒有煤電、油電與核電所伴生的環(huán)境污染問題。
2.風(fēng)帆助航
風(fēng)能最早的利用方式是“風(fēng)帆行舟” 。埃及尼羅河上的風(fēng)帆船、中國的木帆船，都有兩三千年的歷史記載。唐代有“乘風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄?！痹娋?，可見那時(shí)風(fēng)帆船已廣泛用于江河航運(yùn)。最輝煌的風(fēng)帆時(shí)代是中國的明代， 14 世紀(jì)初葉中國航海家鄭和七下西洋，龐大的風(fēng)帆船隊(duì)功不可沒。在機(jī)動(dòng)船舶發(fā)展的今天，為節(jié)約燃油和提高航速，古老的風(fēng)帆助航也得到了發(fā)展。航運(yùn)大國日本已在萬噸級(jí)貨船上采用電腦控制的風(fēng)帆助航，節(jié)油率達(dá)15％。
3.風(fēng)力提水
1000多年前，中國人首先發(fā)明了風(fēng)車，用它來提水、磨面，替代繁重的人力勞動(dòng)。風(fēng)力提水自古至今一直得到較普遍的應(yīng)用。20世紀(jì)下半時(shí)，為解決農(nóng)村、牧場(chǎng)的生活、灌溉和牲畜用水以及為了節(jié)約能源，風(fēng)力提水機(jī)有了很大的發(fā)展。現(xiàn)代風(fēng)力提水機(jī)根據(jù)用途分為兩類：一類是高揚(yáng)程小流量的風(fēng)力提水機(jī)，它與活塞泵相配，提取深井地下水，主要用于草原、牧區(qū)，為人畜提供飲水；另一類是低揚(yáng)程大流量的風(fēng)力提水機(jī)，它與螺旋泵相配，提取河水、湖水或海水，主要用于農(nóng)田灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖或制鹽。
4.風(fēng)力致熱
隨著生活水平的提高，家庭用熱能的需要越來越大，特別是在高緯度的歐洲、北美取暖、燒水是耗能大戶。為解決家庭及低品位工業(yè)熱能的需要，風(fēng)力致熱有了較大的發(fā)展。風(fēng)力致熱”是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成熱能。目前有三種轉(zhuǎn)換方法。一是風(fēng)力機(jī)發(fā)電，再將電能通過電阻絲發(fā)熱，變成熱能。雖然電能轉(zhuǎn)換成熱能的效率是100％，但風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的效率卻很低，因此從能量利用的角度看，這種方法是不可取的。二是由風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成空氣壓縮能，再轉(zhuǎn)換成熱能，即由風(fēng)力機(jī)帶動(dòng)一離心壓縮機(jī)，對(duì)空氣進(jìn)行絕熱壓縮而放出熱能。三是將風(fēng)力機(jī)直接轉(zhuǎn)換成熱能。顯然第三種方法致熱效率最高。風(fēng)力機(jī)直接轉(zhuǎn)換熱能也有多種方法。最簡(jiǎn)單的是攪拌液體致熱，即風(fēng)力機(jī)帶動(dòng)攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使液體（水或油）變熱。“液體擠壓致熱”是用風(fēng)力機(jī)帶動(dòng)液壓泵，使液體加壓后再從狹小的阻尼小孔中高速噴出而使工作液體加熱。此外還有固體摩擦致熱和渦電流致熱等方法。
 
風(fēng)能作為一種清潔，安全，可再生的綠色能源，對(duì)于人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，因而它具有極大的推廣價(jià)值和發(fā)展?jié)摿Α，F(xiàn)今調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、減少溫室氣體排放、緩解環(huán)境污染、加強(qiáng)能源安全已成為國內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)，我國也對(duì)可再生能源的利用,特別是風(fēng)能開發(fā)利用也給予了高度重視。我們相信隨著對(duì)風(fēng)能的不斷開發(fā)與研究，這一新能源定會(huì)在環(huán)境保護(hù)的浪潮中發(fā)揮出獨(dú)特的作用，讓地球遠(yuǎn)離陰霾，重新綻放華彩。