Hence over the last 10 years there has been a continuous increase in the rotor diameter of commercially available wind turbines from around 30 m to more than 60 m。 A doubling of the rotor diameter leads to a four-times increase in power output。 The influence of the wind speed is, of course, more pronounced with a doubling of wind speed leading to an eight-fold increase in power。 Thus there have been considerable efforts to ensure that wind farms are developed in areas of the highest wind speeds and the turbines optimally located within wind farms。 In certain countries very high towers are being used (more than 60-80 m) to take advantage of the increase of wind speed with height。

  In the past a number of studies were undertaken to determine the 'optimum size of a wind turbine by balancing the complete costs of manufacture, installation and operation of various sizes of wind turbines against the revenue generated (Mollyet al。 1993)。 The results indicated a minimum cost of energy would be obtained with wind turbine diameters in the range of 35-60 m, depending on the assumptions made。 However, these estimates would now appear to be rather low and there is no obvious point at which rotor diameters, and hence output power, will be limited particularly for offshore wind turbines。

  All modern electricity-generating wind turbines use the lift force derived from the blades to drive the rotor。 A high rotational speed of the rotor is desirable in order to reduce the gearbox ratio required and this leads to low solidity rotors (the ratio of blade area/rotor swept area)。 The low solidity rotor acts as an effective energy concentrator and as a result the energy recovery period of a wind turbine, on a good site, is less than 1 year, i。e。, the energy used to manufacture and install the wind turbine is recovered within its first year of operation (Musgrove in Freris, 1990)。

风能介绍1。1 发展历史风车的使用至少已有三千年，主要用于磨粒或泵站水，而在帆船风已成为不可缺少的电力来源甚至更长的一段时间。从早在13世纪，水平轴风力发电的一个组成部分是农村经济，只有随着廉价的矿物燃料的引擎落入废弃，农村电气化才蔓延出来。利用风力发电（或风力发电机）发电可以追溯到十九世纪末期的12千瓦直流风力发电机，建造在美国的丹麦LaCour研究所。然而，20世纪大部分时期人们对使用风能没有兴趣，除了用于偏远住宅电力供应，并且一旦并入电网成为可能，这些低功耗系统很快就被取代。一个突出的例子是1941年史密斯普特南在美国建造的1250千瓦的风力发电机组，这台机组刚性转子直径是53米，充分跨度间距控制和扑叶片，以减少负载。虽然这种叶片风机在1945年失败了，但是它仍然是最大的风机在之后的约40年间。

Golding (1955年),Shepherd和Divone在Spera （ 1994 ）提供了一个令人着迷的早期风力发电机的发展史。1931年他们记录了100千瓦30米直径的苏联巴拉克拉风力发电机组和1950年代初英国Andrea Enfield 100千瓦24米直径风力发电机组的气动设计建造。在这空心涡轮叶片，展开着，被用来吸收空气动能透过机身推动另一端的发电机，1956年在丹麦生产出了200千瓦24米直径Gedser机型，而后，在1963年法国的一家电力公司已完成了1。1兆瓦35米直径风力发电机的测试。五十年代和六十年代，德国的Hutter教授有了一些轻型涡轮机的创新。尽管有这些技术进步和研究热情，等等，但是Golding在英国的电气研究协会对风力机很少有持续的兴趣直到1973年石油价格显著上升时。

突然增加的石油价格刺激了一些实质性的政府资助方案的研究, 开发和示范。1975年，这直接导致美国设计了以100千瓦38米直径0型风机为开始的一系列风机模型，并且最终在1987年设计出2。5兆瓦97。5米直径5B的风力机模型。类似的方案同样在英国，德国和瑞典受到热捧。由于这些设计在最符合成本效益和一些创新的概念方面可能会有不确定性，因此，需要对其进行充分规模的调查。在加拿大，生产出了一台4兆瓦垂直轴Darrieus型风力机，并且这种概念也在美国和英国的34米直径Sandia垂直轴试验设备中进行测试，Peter Musgrove博士提出使用直叶片做出的H型转子替代垂直轴的设计建造了一个500千瓦的样机。1981年美国的一台创新型3兆瓦水平轴的风力发电机组被生产出来并进行了测试。它使用液压传动以用来替代偏航驱动器，使整个结构导向对风。叶片数量最好的选择在某些方面仍然不是很明确，基本上大的风机都是使用单叶片，双叶片或者是三叶片。