风能源是这几年内技术实力逐渐成熟起来，并有大领域成长潜力的清洁能源，在不远的未来有机会成为当今世界使用的最主要能源之一。 根据科学家的计算，世界上所受太阳辐射能中约莫有2%会转化成风力能源，对于范围3-20m/s的风速可以使风力发电机有效的利用， 最合适的风速范围是6-8m/s，在地球上蕴有风力资源约为2.74万亿千瓦，可被人类使用的风能约为200亿千万，装机容量可达10TW，每年可发出电力13PWh[1]。世界上的风力能源远远超过世上的水力能源，是地球上水能资源的整整10倍，然后人类现已经可以使用的风能还不到千分之一。从目前的实力上来说，地球上风力能源是预估中所有人类所需电力的2倍，换句话说，如果人类利用好地球上一半的风能资源，就能满足世界上所有人类对能源的需求。

1.1 世界与我国的风力发电发展现状

    目前欧美工业技术水平最高，对可持续成长的新能源的研究也开始较早，这些欧美国家在风力发电的领域种占有很高的技术上风。到 2007 年年底，世界上风力发电机的总装机容量为9411.2万千瓦，目前世上装机容量最大的是美国、西班牙和德国，中国位居第五位[2]。德国和美国等很多发达国家都把风力资源视为规模最大可以补充的能源。现阶段，在整个世界上，产自德国的E-126既是最大的发电风力车，也是最高端的，直径和高度分别为126米、120米，叶片长61.5米，重量可导18吨，功率可达5MW（图 1-1）。为提高风机的效率，环球风能科技有限公司（Global Wind Technology Inc.简称GWT）设计除了世上第一台可市场化的磁悬浮垂直风力发电机，其外型也很美观（图1-2）。专家预测到2050年，大部分发达国家全国对风力发电将会占据发电量的25%以上，而至2080年，全世界风力发电机组产电量将占全世界发电总量的30%以上。

中国的风力资源富足，总储量预估约16亿千瓦，目前世界三。按我国当前的风力发电能力和可开拓风能来进行计算，风力发电年产量可达20000亿 KW·h，这相当于二零零四年全年的全国使用电量。 二零零二年European Renewable Energy Council(EREC)）和Greenpeace同时发表了名为“风力十二”的技术报告，其中表示出二零二零年风力发电占全球总发电装机中占有12%的大目标。到时我国的风力能源发电预期将可占有全球风力能源发电总量的14%。

    中国是成长中的国家，政府对风力能源的开拓使用十分注重。从二十世纪六十年代，我国就开始研究有实际作用价值的新型的风力发电机。七十年代后成长较快，在发展规模、制造水平及装机容量上我国都居世界领先。我国到二零零四年底，采用并网模式的风力发电装机总容量为76.4万千瓦，这当中2004年新投运营的风力发电机容量为19.7万KW，年增长率已经高达34%，我国装机容量居世界前十。我国建造了43个风电发电厂，共装配1291台风机，已经拥有了风机厂运行管理的能力，培训和培养了一大批风电施工和设计的人才，为风电领域的开发和使用奠定了扎实的基础[1]。

当今风能技术的快速发展使风力发电机产业也得到了成长，相信在不久的将来就会形成一种全新的新型机械行业。

图 1-1 世界最大的风力机E-126

图 1-2 悬磁浮风力机

1.2 小功率垂直轴风机的发展概况

所谓垂直轴风机，实际上指的是风轮轴和风向相互垂直，对于风轮的旋转转动与所受风向没有关系，不过垂直轴风机所需的启动风速要求高且它产电功率也不稳定，它的成长不如水平轴风力发电机那么快速。跟着计算机能力的迅猛发展，近年来广泛受到各国研究人员开始关注垂直轴风力机，因为其优秀空气动力性能（特别是达里厄风力机）逐渐为世人所认识。欧洲的国家较知名的风力发电机公司位于Canada，Cleanfiled Energy公司提供的升力型风机的功率为3.5kW，这一整套结构系统部分由钢材组成，部分由玻璃纤维组成，重量约为18吨，叶轮的高度为3米，直径为2.5米。而目前在国内，2006年，我国在内蒙古搭建了垂直风力发电机实验基地，进入运行阶段，到目前为止，已开始运行50kW的小样机组进行发电，见图1-3所示。2007年，1.5MW垂直轴永磁风力发电机在西峡瑞发水电设备公司和哈尔滨发电设备研究中心联合开发中研制成功，这在张家口的风力发电场安装并运行成功。论文网