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回顾人类对风能的利用，可以说历史悠久，成效非凡。直到工业革命前的数千年间，风能在人类的水运和航海史上，曾经发挥过至关重要的作用，可以说风能促进了人类社会的发展和进步。但现代的风力发电，对风能利用的效率却不如古代的帆船；因为古代的帆船不论风大、风小、顺风还是逆风，都能日夜兼程地向前行；而现代的风车，每年大多数时间都是处在无法运转状态。为什么会出现这样的情况？这要从现代风力发电的历史说起，我们知道现代的风力发电靠的是风车，也就是人们常见的三桨水平轴风车。其实，风车的最早用途并不是用来发电，而是用来抽水，不论是古代的中国，还是欧洲的荷兰、丹麦等国家，最先都是将风车用作抽水为主。不过中国古代采用的是垂直轴阻力型的帆式风车，而欧洲国家采用的是水平轴升力型的桨式风车。真是殊途同归，为了同一个抽水目的，有风就抽，无风不抽，风大多抽，风小少抽，让人们悠闲自得、极少烦神地使用了数百年。直到欧洲人率先将风车用于发电时，人们才对风车寄予了更大的厚望。出于加快风车转速，提高发电效率的目的，采取了减少桨叶数量、加大桨叶长度、缩小桨叶面积的办法，竭力降低桨叶的阻力，增大桨叶的尖速比。增速后的风车，果然达到了增加发电量的目的，却付出了降低微风性能和风时利用率的代价。好在北欧国家海洋性气候的风速较大较稳，这样的改进利大于弊。随着风车逐步向大型化和超大型化发展，受桨叶材料的限制，为了既增加桨叶的尖速比和扫风面积，又减轻自身重量，只能把桨叶设计成更细更长的空心结构，最终变成了“一根杆子三根针”的现代式样。

现在大量普及的三桨水平轴风车，是西方人应用空气动力学原理，并参照直升飞机螺旋桨理论设计的。其原理是：依据伯努利方程，在流体流速变化界面两端，流体的总能量守恒。将风车桨叶的扫风界面看作流体流速变化的界面，来进行桨叶设计。这样的理论在应用于小型风车设计时，由于小风车的旋转速度很高，依据该理论还有一些可参照性；但在应用于大型风车设计时，仍然用该理论作为设计依据，就明显不合适了；因为大型风车的旋转速度很低，桨叶的扫风界面，不能再被看作是流体流速变化的界面了。其实，飞机螺旋桨与风车桨叶有着本质的区别，因为飞机螺旋桨是主动高速旋转，而风车桨叶是被动低速旋转，两者根本就是不同的概念，不应该采用相同的设计理念。

至于西方人为什么会得出水平轴风车效率高于垂直轴风车的结论？应该说是有实验依据的，早期的西方人肯定进行过风洞对比试验，而这样的风洞对比试验，很大可能采用的是小型风车。由于小型风车的转速高，水平轴风车桨叶在高转速下，其截风效能不仅不受影响，反而更有利，效率当然高。而小型垂直轴风车，在转速相对较高的情况下，桨叶截风效能随转速的提高而降低，逆风侧的阻力反而加大。况且，早期的小型风机，普遍采用的是共轴直驱式电机，转速高的水平轴风车明显占优势；可想，在这样的早期对比试验中，难免会得出水平轴风车效率高于垂直轴风车的结论。

我们知道：西方人办事很严谨，有时又太刻板，思维常受理论束缚。岂不知：即使早期的理论没错，后来的情况发生了变化。随着风车逐步大型化和超大型化，其旋转速度越来越低，水平轴风车的优点在大型风车上表现弱化，弊端反而强化。而大型垂直轴风车由于转速很低，原有的弊端和不足反而明显弱化。所以，我们不能用西方的风电理论和早期验证结论，盲目否定大型垂直轴风车的应用前景。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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