风电发展史

Johannes Juul工程师是Poul La Cour在1904年
开办的“风电工”培训班中的一名学生。
1950年，Johannes Juul在丹麦的Vester
Egesborg成为了世界上开发第一台交流风力发电 机的先驱。
Johannes Juul风力发电机
创新的200KW Gedser 风力发电机在1956-57年由 Johannes Juul为SEAS电力公司建成，风机安装在丹麦南部的 Gedser海岸。三叶片，上风向，带有电动机械偏航和异步发电 机的风力发电机是现代风力发电机的设计先驱。这台风力机是 失速调节型风力机，Johannes Juul发明了紧急气动叶尖刹车， 在风机过速时通过离心力的作用释放。基本上，现代失速型风 力发电机上使用着相同的系统。这台风力发电机，在随后的很 多年中一直是世界上最大的。它在无需维护的情况下，运行了 11年。风力机的机舱和叶轮现在在丹麦Bjerringbro电力博物馆 中展出。
Nibe风力机（二十世纪70年代）
在1973年第一次石油危机后，几个国家起对风能的兴趣
重新点燃。在丹麦，电力公司立即把目标放在的制造大型风 力发电机上，德国、瑞典、英国和美国也紧跟其后。
1979年，他们安装了两台630KW风力发电机，一台是桨
矩控制的，另一台是失速控制的。
五、1980年后的风力发电机
Tvind 2 MW风力发电机
与小风机不同的是Tvind 2 MW风力机， 它是一台相当革命的风机。这台机组是下风 向变速风机，叶轮直径为54米，发电机为同 步发电机。目前，这台风力机还在正常地运
行之中。早期丹麦的风力发电机与德国，美
国、英国或加拿大政府资助大型风力发电机 研制工程完全不同。最后，由Gedser风力发
BONUS 30kW风力发电机
BONUS 30kW风力发电机从1980年开始
制造，是现在制造商早期模型的代表。
与丹麦大多数制造商相似，BONUS公司 最初是一个农业机械制造厂。
六、伟大的加利佛尼亚风暴
NORTANK 55KW风力发电机 1980-1981年开发的55KW风力发电机的出 现是现代风力发电机工业和技术上的一个突破。 随着这种风力发电机的诞生，风力发电每度电 的成本下降了约50%。风能工业变得越来越专
1918年，丹麦约有120个地方公用事业拥有
风力发电机，通常的单机容量是20-35kW，总装 机约3MW。这些风电容量当时占丹麦电力消耗 量的3%。丹麦对风力发电的兴趣在随后的若干 年逐渐减退，直到二次世界大战期间出现供电危 机为止。
三、风能的先驱——1940-1950
F.L.Smidth 风机
在二次世界大战期间，丹麦工程公司F.L.Smidth（现在是 水泥机械制造商）安装了一批两叶片和三叶片的风机。丹 麦风机制造商已经生产出了两叶片的风机，尽管所谓的 “丹麦概念”是三叶片的风机。所有这些风机（与它们的 前辈一样）发的是直流电。
中给风电工人做几次培训。这个 图片是1904年培训班毕业照。
la Cour的风力机
1897年，他发明的两台实验 风力机，安装在丹麦Askov Folk
高中。
此外，la Cour于1905年创 立了风电工人协会，它成立一年
后，就拥有了356个会员。
风电期刊
世界上第一个风力发电期刊《Journal of Wind Electricity 》也是由Poul la Cour创立的。
电力总消耗的40%。
重力概念基础
桩基础
三角架基础
三角架基础
浮标概念基础
风力发电项目成本构成
九、兆瓦级风力发电机 Nortank1500
图片上是NEG Micon1500kW风机，于
1995年投入运行。此型风机最初的模式是叶轮 直径为60米，两台750kW发电机并联。
最新的模式是1500/750kW模式（两台
机也是其中之一，它被运到加州Palm Springs
的一个拥有一千多台风力机的大型风电场。早 5年开始制造风力机的丹麦制造商比其它国家 的公司销售业绩更佳。在加利福尼亚有将近一 半的风机来自丹麦。 大约在1985年，在加利福尼亚支持计划终 结的前一夜，美国的风能市场消失了。尽管看
起来市场已经堀起，但从那时起只有很少量的
这些三叶片F.L.Smidth 风机于1942年安装在Bobo岛，它们
看起来很象“丹麦”风机。这些风机是风-柴系统中的一部 分，给小岛供电。1951年，这些直流发电机被35kW的交流 异步发电机取代，如此一来，第二台生产交流电的风机问 世了。
四、Gedser 风力发电机
Johannes Juul 和 the Vester Egesborg 风力机
海上风能的未来
海上风能开发是风电的一个非常有希望的应用，对那些高人
口密度和在陆地上很难找到合适安装地点的国家尤为如此。在海
上的安装成本高得多，（目前近海风电投资1650欧元/kW，陆地 风电投资700-1000欧元/kW）。但电量生产同样也很高。 丹麦电力公司已宣布了在2000年后将安装4000MW海上风电 的计划。4000MW的装机预计每年可发电13.5TWh，相当于丹麦
（GE）。
位于俄亥俄州Cleveland市庞大的BRUSH 风车
1887-1888年冬，Brush安装了一台被现代人认 为是第一台自动运行的且用于发电的风力机。它 是个宠然大物——叶轮直径是17米，有144个由
雪松木制成的叶片。风力机运行了约20年，用
来给他家地窑里的蓄电池充电。这台发电机仅为 12千瓦。这是因为低转速风机效率不可能太高。
750KW发电机）叶轮直径为64米。 这张照片在丹麦西部靠近Esbjerg市的
Tjaereborg拍摄的。
Vastas 1.5MW
Vastas 1.5MW风机的原形于1996年问世。 最初的模式是63米叶轮直径，一台 1500kW发电机。最新的模式是68米叶轮 直径一台两极发电机1650/300kW。照片 上吊车正在吊装机舱。在它的左侧可以看 到ELSAM 2MW测试风机（混凝土塔架），
业了，此外相应的由RISO国家实验室开发的欧
洲风图谱对降低度电成本也是非常重要的。这 张照片展示的是Nortank55kW风力发电机组独
特的选址思维方式，这些风机安装在丹麦
Ebeltoft镇的一个港口码头。
伟大的加利福尼亚风暴
在八十年代初，数千台风力发电机被运 送到美国加利福尼亚。Micon 55kW风力发电
风力发电机设计中的竞争
许多设计，包括Riisager的设计部分地以古典Gedser 风力机或古 典低转速多叶片的美国“风能玫瑰”的经验为基础，其它的则革命一 些，包括立轴的Darrieus 风机，风机采用襟翼来进行功率调节，或将 液压用于传动系统等。大部分风力机通常为5-11KW，按现在的标准判 断它们太小了。
丹麦的风电场Middelgrunden
丹麦现在的பைடு நூலகம்电总装机约2000MW,有约
6000台风力机在运行。其中80%风力机属于个 人或当地风力机合资公司。丹麦最大的风电场
是Middelgrunden，而且它还是当时世界上
最大的海上风电场，拥有20台Bonus 2MW风 力机，总装机为40MW。丹麦最大的陆地风电
装机投运。现在德国已成为世界上最大的风电 市场，而且德国的装机也是世界上最大的。
七、现代风力机
丹麦 Avedore Holme 这张照片拍摄的是Avedore风电场，距 丹麦哥本哈根市只有5公里。邻近250MW的 火电厂，安装了12台Bonus 300kW 风力机
和一台1000kW电力公司试验风力机。
场是位于洛兰岛的Syltholm风电场，拥有35台
NEG Micon750kW风力机，总装机容量为 26.25MW。
八、海上风电场
Vindeby Vindeby风电场位于波罗的海丹麦海岸， 于1991年由公用事业公司SEAS建成。风电 场拥有11台Bonus450kW失速调节型风力 机，风机位于洛兰岛海岸1.5至3公里以北， 靠近Vindeby村。 这些风力机经过修改在塔架内有足够的空间放置高电压变压器， 而且门的位置比正常的风机高一些。在后来的TunoKnob项目采用了 同样的修改方案。此外，在现场安装了两个风速仪塔来研究风况和 湍流。通过RISO国家实验室的研究已经获得了一些关于海上风况的 结果。尽管由于洛兰岛对南部的风遮敝使得产量有一些减少，但发 电量比容量相同的陆地风电场还是高出20%。
丹麦人Poul la Cour随后发现了快速转动、叶片
数少的风力机，在发电时比低转速的风力机效率 高得多。
二、风能的先驱——Poul la Cour
Poul la Cour（1846-1908）是一名气象学家同 时也是现代风力发电机的先驱。Poul la Cour
是现代空气动力学的鼻祖，他建了一个属于他
业的奠基人之一。他发明了一种效率非常高的直流
发电机应用于公共电网，发明了第一个商业化电弧 光灯，找到了一种高效的制造铅酸蓄电池的方法。
他 自 己 的 公 司 Brush Electric 位 于 俄 亥 俄 州
Cleveland市。1889年他卖掉了公司，1892年与 爱迪生通用电气公司合并取名通用电气公司
自己的风洞来实验风力发电机。图中是Poul la Cour和他的妻子。Poul la Cour致力于能源储
存的研究，将风力机发出的电力用于电解来生
产氢气，供他学校的瓦斯灯使用。这个计划的 唯一缺点是，由于氢气中含有少量氧气致使氢
气爆炸，他不得不数次更换几个学校的的窗户。
1904年的培训班
la Cour每年在Askov Folk高
Riisager 风力发电机
一个名叫Christian Riisager的木匠在自已家的后院 安装了一台小型的22KW的风力发电机，他以 Gedser风力机的设计为基础，尽可能地采用了便宜 的标准部件（如，用一台电动机作为发电机，把汽 车的部件用作齿箱和机械刹车）。Riisager的风力发 电机在丹麦许多私人家庭中成为了成功的典范，同 时他的成功给丹麦的风力发电机制造商提供了灵感， 从1980年起，制造商开始设计他们自己的风力发电 机。
还有再远一些的NEG Micon 1500kW风力
机。
兆瓦级风机的未来
到1998年兆瓦级风机的出现之前，600和750kW的风机一直
是主流。兆瓦级风机主要用于海上或安装地点稀少的地区，因而
兆瓦级风机可以开发利用更多的风资源。
Tuno Knob
Tuno Knob海上风电场位于丹麦海岸的 Kattegat海域，由Midtkraft公用事业公司建造。
这张照片展示的是水上浮动式起重机在从事安装
工作。风电场拥有10台Vestas500kW风力发电 机。 风力机根据海洋环境进行了修改，每台风 机上都安装了一个电动吊用来更换主要部件如发 电机，而无需使用浮吊。此外，这些风机的齿轮 箱也进行了修改，转速比陆地风机提高了10%。 这样可使电产量增加5%。
电机 改良的古典三叶片、上风向风力机设计
在疯狂的竞争中成为商业赢家 。
RISO国家实验室
RISO国家实验室因其在风能领域中的工作而广为人知。RISO国
家实验室的风能和大气物理部有约100名员工从事空气弹性学的基
础研究（也就是空气动力和结构动力之间的交互作用）以及风资源 评估工作。此外它还有一个独立的小的商业化活动，就是对风力发
电机作类型鉴定。
RISO最初是为风机鉴定而成立的，当时丹麦政府支持了一个项 目在丹麦安装风力发电机。为了保证风力发电机购买者的利益，政
府要求所有被支持的风力发电机必须通过安全鉴定。严格的安全规
程（包括双重制动系统要求）使得风力发电机更安全可靠。
世界风力发电协会及相关机构
• NREL （美国可再生能源实验室） • ECN （荷兰能源研究中心） • AWEA（美国风能协会） • EWEA（欧洲风能协会） • BWEA（英国风能协会） • CWEA（中国风能协会）
风电发展简史
风力机的起源
• 风力机最早出现在三千年前,当时主要用于碾米和提水。
• 第一台水平轴式风力机出现在十二世纪。
风力机的起源
• 在农场用来给牲畜和居民提水的风力机。
• 用来给无电地区农牧民供电的小型风力发电机。
一、风能的先驱Charles F. Brush
Charles F. Brush（1849-1929）是美国电力工