目前，全球的风力涡轮机发出的电力相当于八个大型核电站。这不仅包括大规模的涡轮机，还包括为各家各户或企业发电的小型涡轮机（有时与光电太阳能一起使用）。一个功率为10-kW的小型涡轮机每年可以发电高达16,000kWh，而一个典型美国家庭每年消耗电约10,000kWh。

NREL（左图）和stock.xchng供图 住宅风力涡轮机（左图）和大规模风力涡轮机

在理想条件下，通常的大型风力涡轮机每年可产生高达1.8MW电力或520万KWh——足以为近600个家庭供电。然而，核电站和燃煤发电站的发电成本要比风力涡轮机低。那为什么还要使用风能？使用风能发电的两个最主要原因也是最明显的两个原因如下：风能是清洁的可再生能源。它不会像煤炭那样向大气释放类似CO2和氮氧化物等有害气体（参见关注全球变暖），并且未来短时间内都不存在风能耗尽的危险。使用风能发电还具有独立性，任何国家都可以在本国发电而无需国外支持。风力涡轮机可以为中央电网无法供电的遥远地区带来电力。

不过风能也存在缺点。由于风速变化不定，因此风力涡轮机不能像许多其他类型的发电站一样始终以100%功率运转。如果您住在风力发电站附近，可能会发现风力涡轮机噪音很大，并且它们对鸟类和蝙蝠很危险，而在土质密实的沙漠地区，如果要挖掘地面安装涡轮，可能会造成土地侵蚀。并且，由于风是相对不可靠的能源，因此在风速减弱时，风力发电站的工作人员必须用少量可靠、不可再生的能源来支持系统。一些人认为，使用不清洁能源支持产生清洁能源抵消了收益，但风电行业宣称，维持风电系统稳定发电所需的不清洁能源远不足以抵消风能发电所带来的好处。

抛开潜在的缺点不谈，美国安装了大量的风力涡轮机，2006年的总发电容量超过9,000MW。该容量可发电约250 亿kWh，听起来很多，但实际不到国家年发电量的1%。2005年，美国发电量划分如下：

• 煤电：52%
• 核电：20%
• 天然气发电：16%
• 水电：7%
• 其他（包括风力、生物质、地热和太阳能）：5%

美国当前每年总发电量约为3.6万亿kWh。风能有潜力使其发电量远远超过年总发电量的1%。按照美国风能协会的说法，美国的风能潜力估计约为每年10.8万亿kWh——大概相当于200亿桶石油包含的能量（当前全球的石油年供给量）。要在指定区域实现风能发电，小型涡轮机要求最小风速为9mph（3米/秒），大型涡轮机要求13mph（6米/秒）。以上风速在美国很常见，不过大部分都没有得到利用。

涉及风力涡轮机时，如何布置是主要问题。了解地区的风力强弱之后，确定具体风速是多少，以及风以这样的速度可持续多长时间是建立高效风力发电场的关键决定因素。风的动能与其速度成正比且以指数级增加，因此，风速的略微提高实际上意味着发电潜能的巨大提高。通常的经验是，风速加倍将使发电潜能提高八倍。因此，从理论上来说，如果一台涡轮机安装在平均风速为26mph（12米/秒）的地区，那么它所产生的电力将8倍于安装在平均风速为13mph（6米/秒）的地区的涡轮机。之所以称之为“理论上”是因为在现实世界中，涡轮机可从风中提取的能量是有限的。这称为贝兹极限，该值约为59%。但风速的小小增加仍将导致电力输出的极大增加。

通用电气公司供图 Raheenleagh风力发电场

与多数其他能源生产领域一样，当涉及到从风中捕获能源时，效率总是人们考虑的重点。成组的大型涡轮机（称为风力发电场或风力发电站）是最经济高效的风能使用方式。最常见的大规模的风力涡轮机功率在700KW到1.8MW 不等，人们将其组合在一起以从风力资源中得到最大电力。在风速高的农村地区它们的安装位置通常间隔较远，水平轴风力涡轮机的占地面积小，这意味着几乎不会影响耕地的使用。风力发电场的发电容量在数MW到数百MW不等。世界上最大的风力发电场是位于爱尔兰海岸的Raheenleagh风力发电场。满功率（目前它以部分功率运行）下，它拥有200个涡轮机，总发电功率520MW，建造它耗资约6亿美元。

由于涡轮机制造和安装方面的技术和设计得到了改进，大规模的风力发电成本在最近20年间明显下降。在20世纪80年代初，风力发电成本约为30美分/kWh。2006年，在风力非常充足的地区下，风力发电成本仅为3到5美分/kWh。在一段时间内，安装涡轮机的给定地区的风速越高，涡轮机发电成本越低。美国平均风力发电成本为约4到10美分/kWh。

许多大型能源公司提供“绿色定价”方案，允许客户为每kWh支付更多金额来使用风能，而不是来自“系统电力”的能源，系统电力是指地区中生产出来的所有电力（包括可再生和不可再生）。如果你选择购买风能并且居住在风力发电场附近，您在家中使用的电可能确实是由风力所产生的；通常，你支付更高的价钱以支持利用风能的成本，但家中使用的电仍来自系统电力。在能源市场解除管制的州，消费者可以直接从可再生能源供应商处购买“绿色电力”，这样，他们在家里使用的电力肯定来自风能或其他可再生资源。

建立满足您自己需要的小型风力涡轮机系统，可确保您使用的能源清洁且可再生。住宅或企业涡轮机安装成本在5,000美元到80,000美元不等。大型涡轮机的安装成本高出很多。一个1.8-MW涡轮机安装耗资高达150万美元，还不包括土地、传输线及其他与风能系统相关的基础结构成本。总体来说，风力发电场成本约为1,000美元/kW，因此七个1.8-MW涡轮机组成的风力发电场成本约为1260万美元。按照美国风能协会的说法，大型风力涡轮机的“回报时间”——产生足够电力以补偿建造和安装涡轮所耗能量所需的时间——约为3到8个月。

政府鼓励大规模和小规模生产商为完善风力发电系统的经济可行性做出贡献。下面介绍一些当前对可再生能源系统的经济鼓励计划：

• 生产税减免：基本上，在风力发电场建立和运行的前10年中，风能发电机（通常是企业级）对生产用于批发配电的电力可获得1.8美分/kWh（2005年12月）。

• 净计量——在这一系统中，生产可再生能源的个人和企业对于生产出的超出自己需要的每kWh可获得配额。当某人生产出超过自身需求的电力时，他的电表将反转，将多余电力发回电网。他将获得发回电网电力的配额，作为他的涡轮机无法为家庭或企业提供足够电力时从电网获得电力的付款（许多大型能源公司对于这一程序不太关心，因为他们主要以零售价购买各个生产者的风能，而不是支付给风力发电场的批发价）。

• 可再生能源配额——许多州现在对电力公司提供可再生能源配额，这些公司必须购买一定比例的可再生资源的电力。如果自己拥有涡轮机，并且所居住的州有“绿色配额计划”，那么对于一年内生产的每MWh可再生能源，他将获得可交易的配额。然后他可以把这些配额卖给希望达到所在州或联邦可再生能源配额的大型传统能源公司。

• 安装税减免：联邦政府和一些州对建立可再生能源系统的费用提供减税。例如在马里兰，如果能源供应建造满足某个整体“绿色标准”，政府将为企业或土地所有者减免25%的风力涡轮机系统的购买和安装成本。

虽然政府仍在资助风能发展，但它现在已成为一个具有竞争力的产品，从多数方面来看，它都可以作为一种独立自主的能源来源。贝特尔太平洋西北实验室（一个美国能源部科学技术实验室）估计，在完全依赖风力资源的情况下，风能可提供美国20%的电力。美国风能协会则将这个数字提升到理论上的100%。无论哪个估计正确，美国在短时间内都达不到这样的水平。美国风能协会计划，到2020年，风能将提供全美所有电力的6%。虽然美国目前拥有世界上最大的风能基地（以净瓦数来说），但仍然落后于其他发达国家。英国的既定目标是到2010年实现风力发电占10%。德国目前风力发电占8%，而西班牙为6%。清洁能源使用居于世界领先地位的丹麦，其风力发电超过20%。

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