风力发电厂

早在19世纪末，丹麦的气象学家保罗·拉·库尔（Poul La Cour）就已经制造出第一部风力发电机，但当时由于经济效益过低，风力发电机并没有受到重视，直到最近几年，能源危机与环保意识擡头带动了风力发电机的发展，1980年代有55瓩的风机，到了1985年则开发出110瓩，到了1990年代，发展到了250瓩，1990年代中期有600瓩，2000年后则有2000瓩以上等级的风机出现。目前，全球安装的风力发电机组超过了60000部以上，机组容量大多为600至3000瓩不等，目前主流机组为2000瓩，最大机组为5000瓩。

一般常见的风力发电机主要结构可分为叶片（Blade）、主发电机（Primary generator）、塔架（Tower），除此之外，还具备自动迎风转向、叶片旋角控制及监控保护等功能。

2003年风力发电机制造商与市占图

• Bonus（丹麦）：于2004年底被西门子（Siemens）并购。
• Enercon（德国）
• Bard（德国）
• Repower（德国）
• Repower（德国）：最近已被印度Suzlon收购近90%股份
• Enron（美国）
• Clipper（美国）
• Gamesa（西班牙）
• MADE（西班牙）
• Mitsubishi 三菱（日本）
• Nordex（德国）
• NEG Micon（丹麦）：已在2003年时被Vestas并购。
• Siemens（德国）
• Suzlon（印度）
• Vestas（丹麦）：在全球风力发电市场市占率达三成以上，海上风力涡轮发电机市场更高达七成，为目前风力发电机市占率最高的制造厂商。[3]
• 青岛格林风新能源设备
• 金风科技（中国）
• 华锐风电（中国）
• 东方电气（中国）
• 国电联合动力（中国）
• 广东明阳风电（中国）
• 上海电气（中国）：2010年末与西门子合作成立西门子上海电气风电，公司是否仍然存在不明
• 湘电风能（中国）
• 远景新能源（中国）
• 沈阳华创（中国）
• 浙江运达（中国）
• 三一重工（中国）
• 重庆海装（中国）
• 常牵（中国）
• AUSSIEWIND (台湾)
• GINOTEX (台湾)

• 陆上风力发电机制造商全球市占（Based on Onshore Installations （World）, 2010)
  • 15%~20% : Vestas（丹麦）、GE Energy
  • 10%~12%: Gamesa（西班牙）、Enercon（德国）
  • 8%~10%: Suzlon（印度）
  • 5%~7%: Siemens（德国）、Sinovel Wind Group Co., Ltd、Acciona S.A
  • 3%~5%: 金风科技（中国）、Nordex（德国）

• 离岸风力发电机制造商全球市占（Based on Offshore Installations (World), 2010）
  • 50%~55% : Vestas（丹麦）
  • 30%~35%: Siemens（德国）
  • 5%~10%: Sinovel Wind Group Co., Ltd（中国）

数据源：《Global Wind Power Markets》Frost & Sullivan （页面存档备份，存于） analysis（2011年4月）

由于风遇障碍物时会消耗其能量，所以风力发电厂最好设置在开阔区域以增加能量转换效率，此外，风向的稳定性亦十分重要，除可增加风能的取得外，更能延长风机的寿命。目前，风力发电厂的建置地点大致可以归为以下两类

• 陆地：举凡陆地上所有地形，几乎都可以建置风力发电厂，不过碍于法令与飞安的限制，部分地区虽风能强劲，但是不能发展（例如机场附近、或者生态保护区、候鸟或濒危鸟类经过区）
  • 山区
  • 平地
  • 海边
  • 沙漠
  • 极地
• 海上：建置海上风力发电厂（又称离岸式风力发电厂）是未来的发展趋势。由于世界各国相继大力发展风力发电，已致陆地上可建置风电地点快速减少，所以目前大型风电厂的发展大多是以海上为主。如英国的1,000 megawatt（MW）发电容量的「伦敦数组」风力发电厂。除此之外，丹麦、瑞典、德国亦有海上风电厂。但是一样可能会面临法令的限制。

台湾风力发电产业始于1980年代初期的能源危机，政府委托工研院陆续开发小型风力发电机，但在能源危机解除后就停止研发。直到西元2000年，台湾电力公司、台朔重工和正隆公司在政府的鼓励之下，分别在澎湖、云林和新竹设置三个总容量共8.64百万瓦特（MW）的风力发电系统[18]。目前风力发电为政府的重要政策之一[19]。台湾大电力研究试验中心表示台湾风力发电能量密度含量居全球排名第二、仅次于新西兰。而且台湾坐拥全球最优良的海上海场。但是陆域优良风场大都开发殆尽，因此必需发展离岸风力发电[20]。台湾有发展风力发电之先天优势条件。因为台湾有明显的东北季风吹拂与西南气流交替，而且由于台湾中央山脉与大陆东南的丘陵形成台湾海峡峡管效应增强东北季风风速，使得台湾冬季之风力资源丰富[21]，在空气品质较差的冬季、可以借此让燃煤发电厂降载甚至关机。但是台湾电力的主要尖峰负载在炎夏期间，此时离岸风力的发电量平均只有设备容量的6%左右[22]，此时可以使用太阳能及燃煤补足，台湾夏季污染物扩散条件良好，因此燃煤发电全力运转空气品质仍佳。而且风太强时，机器停止运转，避免风机损坏 [23]。此外风机也需留意沙害[24]。

台湾目前没有自主设计风机的能力[25]。目前，台湾有经营风力发电厂的公司除国营的台湾电力公司外，民营亦有德商达德能源、沃旭能源等公司。

香港的风力发电厂目前仅有一座，由香港电灯所拥有。由于香港地狭人稠的关系，几乎已没有多余适合发展风力发电的土地，未来，香港将朝海上风力发电厂发展。

• 2005年：中国大陆已建成风电场59座，运行中的风力发电机组共计1869部，总设备容量达124.6万瓩（1246MW）[26]。
• 2006年：共添加134.7万瓩，总设备容量达260.4万瓩，居世界第六位。
• 2007年：总设备容量较前一年增加一倍，达605万瓩。
• 2008年：添加设备容量达616万瓩，为该年增量第二多的国家，排名亦超越印度达世界第五。
• 2010年：添加设备容量为世界该年增量第一多的国家，总设备容量居世界第一位。

2017年底美国各州风力发电设备量。

美国风力发电厂发展的相当早，主要集中在美国中西部各州。在2017年,美国的风力发电设备容量88.9GW与风力发电量2542亿度都居世界第二位仅次于中国，风力发电量占美国总发电量6.3%。美国能源署的报告认为到2030年美国风力发电有可能占总发电量20%[27]。

• 2000年：风力发电容量250.2万瓩，年发电量约56亿度。
• 2002年：风力发电容量460.3万瓩，年发电量超过100亿度。
• 2008年：风力发电容量2513.5万瓩，年发电量超过500亿度及美国总发电量1%。
• 2011年：风力发电容量4677.7万瓩，年发电量超过1200亿度。
• 2016年：风力发电容量8200.5万瓩，年发电量超过2200亿度及美国总发电量5%。[28][29]

2015年德国风力发电概况简介. [30]

德国在1980年代中期开始使用风力发电，目前(2015年)的风力发电厂设备容量达4494.6万瓩仅次于中国和美国为世界第三，其中离岸风力发电厂的设备量329.4万瓩则仅次于英国排世界第二。

• 1995年：风力发电机总容量达121.1万瓩，年发电量15亿度
• 1999年：风力发电机总容量达443.5万瓩，发电量占德国总发电量1%
• 2004年：风力发电机总容量达1661.2万瓩，发电量占德国总发电量4.1%
• 2009年：风力发电机总容量达2566.2万瓩，发电量占德国总发电量6.5%，德国第一座离岸风电厂启用
• 2015年：风力发电机总容量达4494.6万瓩，发电量占德国总发电量12.3%（占德国总用电量13.3%）

• Alpha Ventus离岸式风电厂：德国第一座离岸风电厂，设备12部5000瓩机组，共60 MW。

在1970年代，丹麦是发展商业风力发电的先驱，并且今天近50％的世界各地的风力涡轮机是由丹麦制造商生产，如维斯塔斯和西门子风电以及许多组件供应商。在2008年，风力发电提供丹麦发电的18.9％，和发电容量的24.1％。[31] 丹麦是世界上风力发电厂最为普及的国家，同也是全世界风力发电量占该国整体发电量比例最高的国家。在2012年，丹麦政府通过了一项计划，以增加风能电力生产的比例，到2020年达到50％。[32]

2005年，丹麦风电装机容量3,127 MW，生产23,810 TJ（6.6 TW·h）的能量，实际平均产量为755MW，在容量因子（Capacity factor）为24％条件下[31]。2010年，容量增长到3,752 MW，一年的增长大部分来自Rødsand-2离岸风电场。在2011年底，丹麦的容量达到3,927 MW，风电占该国整体发电量比例为28％。[33]

• 米德尔格伦登（Middelgrunden离岸式风电厂：设备20台2000瓩机组，共40 MW。
• Nysted Wind Farm离岸式风电厂：设备162×2.3 MW（西门子）机组，共207 MW。