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风能是空气相对于地球表面的流动能。现代历史沿革可追溯到风车,风车是人类最早发明的动力机之一。据史书记载最早谈到的风车由波斯工匠创作,并在公元644年在波斯运用。据《中国大百科全书》(简明版)第 卷,第1 75页记载, 中国利用风车的历史至少不晚于1 世纪中叶,曾建造了各种形式的简易风车用于碾米磨面,提水灌溉和制盐 。风车也由中东传入欧洲,14世纪法国出现了塔顶装风叶的塔式磨房;15世纪荷兰、比利时利用风车通过传动装置传动带动勺形轮将水提到高处;其后又相继发明了风车制动器,风叶尾舵装置,风叶受风面积调理装置,风磨速度调理装置等;18世纪出现了螺旋形风叶;1854年美国D?哈拉戴发明了风泵。后来,由于内燃机和的发明和推行,风磨被淘汰,而代之以风力发电的发展。
风力发电真正大规模发展是近50年以来的事,随着集成电路、计算机、控制技术的不断发展,风力发电从场分散开发和风电就地运用,到通过增强电网调峰能力,实现风电并网,使风电大规模被电网接纳成为可能。从整个系统看包括三大方面技术:1是风力原动机及其控制,2是发电机及其控制,3是风力电能的贮存、并网。下文主要所涉及的是风力原动机。
风力原动机是指将自然界的风能转变成有用的机械能的装置,例如它可以带动轴转动而驱动发电机。它们或者是其旋转轴线与风向相一致的,或者是其旋转轴线与风向相垂直的。它们或者是多个转子,或者还带有风道导向,例如1998年11月12日公开的德国专利申请DE19719114揭示了一种双风力原动机,两个垂直的风力原动机关联在一个巨大的类似H型起导风作用的遮挡装置中。螺旋桨型风力原动机为两叶或3叶的风力叶轮机。除此之外,还有其他形式的,如风帆式风车轮,勺状风叶,往复式等。例如,美国1997年9月2 日公布的US5669758专利公然了一种具有可偏转的中心锥形物和围着它的套罩构成的风力原动机。套罩和锥形物相配合引导气流流向置于套罩和锥形物之间的最狭隙的涡轮机叶片上导致涡轮机旋转;有的发明把风力原动机集成设置成为一个风电场,例如1998年1月1 日公布的瑞士专利CH66862 ,将很多风力原动机设置在一个类似树干结构的6层支架结构件上;又有的发明是有关特殊用途风力原动机的;例如:1998年4月 0日公开的德国专利说明书DE19708624公然了一种置于机动车顶部的风力原动机;再有的发明触及静止集风装置通过管道输送气流推动蜗轮发电机的,例如1998年1月20日公布的美国专利US5709419公然了一种收集风能的方法和装置,它是建立一列多个机翼面形立柱,该柱类似飞机机翼流线型,分为前缘和尖形尾缘,在前、尾缘之间的宽度最大处设置一系列风口,根据伯努利效应,收集高速气流。
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