2007年10月，在國際上較早提出并發展濃縮風能理論的研究者田德，正在華北電力大學緊張有序的研制30kw并網型濃縮風能型風力發電機。30kw并網型濃縮風能型風力發電機的研制成功，會使濃縮風能發電機逐漸走向大、中型發電機組發展的道路，也會使其工作效率比普通風力發電機提高1倍甚至更多。

濃縮風能型風力發電機理論是國際上一項領先的風力發電技術。風能濃縮嗎？濃縮風咋發電？濃縮風能帶來優異品質的電嗎？濃縮風吹來的電是不是一定能降低成本？就這些問題，記者采訪了華北電力大學可再生能源學院博士生導師/內蒙古農業大學博士生導師田德。

濃縮風咋發電？

“靠流場的結構特性將風加速、整流是濃縮風的關鍵技術。”田德說。通過風洞實驗和在中國、日本進行的小型機組實際運行的實驗,證明了濃縮風能理論的科學性,也證明了風是可以被濃縮的。濃縮風能型風力發電機比起自然風能發電機，具有風速低、發電量大、噪音低、安全性高、壽命長、度電成本低等的多項優點。

1989年田德在日本發表濃縮風論文時，業內一些專家，認為這種結構復雜的濃縮風裝置是不可能實現的。雖然受到一些質疑，但是從那時至今，先后有1000多萬的來自國際和國內的資金資助了這個項目。

濃縮風能型風力發電機的核心，是將稀薄的風能經濃縮風能裝置加速、整流和均勻化后驅動葉輪旋轉發電，從而提高了風能的能流密度，降低了自然風的湍流度，改善風能的不穩定的弱點，提高了風能的品位。

目前，在國際上，濃縮風能理論是通用風力發電理論的一項新突破。

濃縮風可降低發電成本？

“濃縮風能發電機功率是一般的自然風發電機的2倍以上，中型發電機還沒有測試，根據小型發電機的測試結果，發現能比同等條件發電機的能量多1.5倍的。發電量大、使用壽命長、維護費用高使濃縮風能發電機比普通風能發電機降低了至少50%%的單位電量成本?！碧锏陆榻B說，“在日本海島上的6個試驗裝置是全世界風力發電中效果最好的，其性價比的優勢很受重視?！?/p>

濃縮風能理論的創新點是實現了自然風加速、整流后驅動葉輪旋轉發電，自然風速可以提高0.5倍以上，這樣，在相同自然風速、相同葉輪直徑的條件下，風力發電機的輸出功率就可以達到普通型風力發電機的2倍以上，從而降低了度電成本。

“在年平均風速3m/s的地方就可以使用濃縮風能發電機，這就是說在低風速的地方也可以用這個機子?！碧锏抡J為，濃縮風發電機是比較實用的發電設備。濃縮風能型風力發電機啟動風速為1.8m/s，切入的風速低。采用流體力學原理限速，高風速使用限速不停機就可連續發電。因此，與其他類型機相比，濃縮風能型風力發電機年發電時間長，風能利用率高，年發電量大。

濃縮風能發電機的壽命咋樣？

濃縮風能發電機組因為獨特的設計，能夠抵御大風或臺風的來襲。

“自然風通常不穩定，會形成非定常流，有時候會劇烈變化，即使在沒有臺風的地區也會出現螺旋風或者龍卷風，在這樣的天氣狀況下，會對風力發電機造成摧毀性的破壞。而濃縮風發電機會用濃縮裝置，對不穩定的自然風加速、過濾、整流，讓劇烈的風力不直接作用于葉片，使不規則的風變成相對沒有破壞力的風。這就比如一個人感到壓力比較大的時候，有幾個朋友來幫助，他的壓力就會減少。機械也是如此，機械的疲勞破壞對機械的損害比較大，會降低機器的使用壽命?！碧锏掠镁唧w的例子解釋了濃縮風能發電機如何延長機器的使用壽命。

濃縮風能實現了將隨機湍流度很大的自然風，變成流速脈動較小的湍流。湍流度下降，流速均勻、變化平緩，對葉輪、機組和電氣系統沖擊力減小，相應的振動減小，如此一來，提高了設備的使用壽命。

濃縮風能發電機的噪音如何？

濃縮風能裝置在風力發電機葉輪和機組周圍加置了擴散式流路，顯著降底了噪音，這種模式的機組可將嗓音降低到50分貝以下。“降低到50分貝以下就屬于國家的教育文化區的噪音允許標準，不會影響人們的正常生活?！碧锏抡f。

驅動葉輪旋轉的風是將自然風濃縮、均勻化后的流體能。因此，相同功率輸出時，機葉輪直徑比普通型風力發電機葉輪直徑小，葉輪所受沖擊載荷小，因此，與其他類型機相比，噪聲也顯著降低了。

濃縮風能發電機的安全性咋確保？

常規的風能發電機將葉輪安裝在風機外部，濃縮風能發電機為了提高安全性，將葉輪安裝在風能裝置內，但是在提高發電機安全性的同時也增加了成本，怎樣去平衡這個矛盾？

田德認為，對安全性的考慮是首要的，雖然一次性的設備投入會增加，但是從整體性價比來看還是利大于弊：“1997年7月在錫盟蘇尼特右旗草原牧民吉日木圖家中安裝的200w機組,主要用電設備：2個40w燈泡、電視機（14英寸）、錄音機（30w），在使用的8年多時間里，運行情況一直十分穩定，沒有出現任何故障，除了電纜外，沒有更換過其他部件。”

濃縮風能發電機的形體在自然風場中能夠形成自動對向力矩，配合尾翼，靈敏度高，所采用的天方地圓結構，使導向平穩。

濃縮風能發電可領跑新能源?

在所有的可再生能源里面，風能發電在技術上比較成熟，而且同常規能源發電比較成本也比較低了?！耙话愕牟⒕W發電可以做到每度0.6元，離網稍高一點，也就每度1元?！碧锏陆榻B說。

以前由于地理的原因，田德的團隊主要發展離網型機組，牧民比較分散，離網型機組有利于幫助他們開發電力。如今，他們主要發展并網型機組，讓濃縮風的流速密度、能流密度越來越高。田德認為風力發電在和火電、水電等可再生能源比較中占有不可比擬的優勢。

“從1985年構想到現在，做濃縮風能發電已經20余年了，做什么事情就是要遵循個科學的道理，克服困難、堅忍不拔的做下去?！碧锏驴偨Y過去的道路，感慨的說道，這份自信來自他對科學的信任。從最開始1997年7月安裝的200w機組,到2005年9月安裝的1000w機組再到現在研制的30kw機組；從最初發電機只用于的生活用電，到現在在工商業領域共同并用，他對濃縮風的項目前途一直保持樂觀?！昂玫陌l明就要給大家用，我們已經把這項技術推廣到日本等國際市場?！?/p>

濃縮風能型風力發電機的獨立運行、風光互補的運行、多機聯網運行的優勢，使這項技術可以根據用戶需要，設計2―10kw的多機連網風力發電系統，為生產、生活供電。研究團隊研制開發的系列產品有200w、300w、600w、1kw、2kw等機組。200w、300w、1kw機組先后在內蒙古、河北省、山西省、云南省、北京市應用，并銷往日本島根縣、群馬縣等6個地區，出口創匯。

目前，濃縮風在國內外有28臺實驗裝機示范應用，濃縮風能發電機正在走向大、中型發電機組研發的道路。

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風能是清潔、無污染的可再生能源

風力發電是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。依據目前的風車技術，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），便可以開始發電。

中科院專家提出：風能、太陽能、潮汐能的開發可以有效緩解中國的能源供應困局，其中產業化條件最為成熟的首推風力發電。

研究表明，風力發電能力每增加一倍，成本就會下降15%%。由于近年世界風電增長一直保持在30%以上，風電成本快速下降，國外已日趨接近燃煤發電成本。此外，風電外部成本幾乎為零，甚至低于核電成本，因此經濟效益凸現。隨著中國風電設備國產化和發電的規?；?，風電可望比燃煤發電更具成本和價格優勢。

世界上風能利用較好、發展較快、技術比較先進的是美國。美國風力發電機容量占世界風力發電容量的一半左右。丹麥、德國、英國、荷蘭等國家風力發電，發展也很迅速。風力發電正朝著重量輕、效率高、可靠性高及大型化方向發展。

歐洲風能協會（ewea）肯定，至2020年歐洲將有20％的電力系借由風力發電產生。目前最接近這項目標的國家是丹麥，風力發電占20％。

我國利用風力發電是從上世紀50年代開始的，到80年代初，微型風力發電技術趨于成熟和穩定。到1994年底我國在內蒙古、新疆及沿海等地推廣小型風力發電機，并已建成13萬座。近年來，我國對風力發電也很重視，已選定在廣東、海南、福建、山東、內蒙古、新疆等風力資源豐富的地區大力發展風電。

按照國內目前的行業平均水平，目前每度風電的成本約為0.4―0.5元。

■新聞緣起

日前，30kw并網型濃縮風能型風力發電機正在華北電力大學緊張有序地研制。濃縮風能型風力發電機是基于濃縮風能理論研制成功的。例如，在標準大氣狀態下（大氣壓力為101325pa，溫度為15℃），水的密度是空氣密度的814.9倍，說明在相同流速條件下，水的動能是風的動能的814.9倍，可見風能的能流密度是較低的。而濃縮風能理論的核心就是將稀薄的風能濃縮后再利用，創新點是提高風能的能流密度。濃縮風能型風力發電機是一種新型的風力發電機,具有起動風速低、發電量大、噪音低、安全性高、壽命長、度電成本低等特點。

30kw并網型濃縮風能型風力發電機的研制成功，會使濃縮風能發電機走向中、大型發電機組發展的道路，會讓普通風力發電機的工作效率提高一倍甚至更多。

來源：科技日報 馬愛平

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