過度的二氧化碳排放造成了全球的氣候污染，迫使人們尋找新的更環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)、更安全的新能源。電動汽車的產(chǎn)生就是一個例子。在發(fā)電方面，風(fēng)能發(fā)電無疑是一種很好的選擇。

但是，由于風(fēng)能發(fā)電本身的原因，在全球的發(fā)電量中風(fēng)能發(fā)電的占比不到10%，（中國比例更低），那么原因在哪里呢？瓶頸在哪里呢？ 概括起來，主要有以下兩個兩方面的原因。

第一 ，“天有不測風(fēng)云”，風(fēng)能本省具有隨機(jī)性和不可控制性特征。

由于風(fēng)能本身的隨機(jī)性，導(dǎo)致風(fēng)能發(fā)電機(jī)不能產(chǎn)生平穩(wěn)的電能，并導(dǎo)致并網(wǎng)使用困難。專業(yè)人士稱為“棄風(fēng)”現(xiàn)象，這個問題到現(xiàn)在一直沒有得到根本的解決。

第二，在結(jié)構(gòu)方面，發(fā)能發(fā)電機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計問題。

目前，主流的風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)多是“三葉片葉輪，水平軸，單機(jī)直驅(qū)。”這種結(jié)構(gòu)，對風(fēng)場的自然條件要求很高，風(fēng)力利用率低風(fēng)場占地面積大，投資大。

用什么辦法解決這個影響風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的瓶頸，是進(jìn)一步發(fā)展風(fēng)力發(fā)電所要解決的當(dāng)務(wù)之急。

“儲能轉(zhuǎn)換”是解決以上問題的一個可行性方案。“儲能轉(zhuǎn)換”的基本理念就是，把不可控不穩(wěn)定能量先儲存存起來，然后再做穩(wěn)定的能量輸出。如水力發(fā)電，把不穩(wěn)定的水流動能通過大壩先儲存起來，在大壩的下方就能產(chǎn)生恒穩(wěn)的水流動能，穩(wěn)定地轉(zhuǎn)化為電能?？諝饬鞯膭幽?，也就是風(fēng)能，用風(fēng)力機(jī)推動空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的高壓空氣也是不穩(wěn)定的。如果能把大量不穩(wěn)定的高壓空氣以一定的方式儲存起來，同樣可以生成穩(wěn)定的高壓空氣輸出。

用恒穩(wěn)的高壓空氣來推動渦輪機(jī)發(fā)電，這樣可以發(fā)出穩(wěn)定的電流。在這方面，我們中國已經(jīng)領(lǐng)先了。例如，中國科學(xué)院工程物理研究所，于2018年底在西南某地做了一個相關(guān)試驗。目前，這個工程至今運行效果良好。但是該工程耗量巨大，工期較長長，很難靈活使用，對于中小型的電站，顯然是是不便使用的。

這里我們做了一種創(chuàng)新，適用于可以在不同的風(fēng)力，不同的地理環(huán)境，不同的規(guī)模下靈活使用的發(fā)電方式，就是，垂直軸空氣壓縮儲能式的空氣動力發(fā)電系統(tǒng)。 其基本工作流程與原理陳述如下。


一，用多個的垂直軸的小風(fēng)力渦輪機(jī)，驅(qū)動多個空氣壓縮機(jī)，產(chǎn)生高壓空氣。把高壓空氣匯集儲存起來以后，就可以生成穩(wěn)定可控高壓氣流輸，用穩(wěn)定的高壓氣流去驅(qū)動空氣渦輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。這樣就可以做到既不受天氣的影響，又可以全天平穩(wěn)發(fā)電。實現(xiàn)全天候的發(fā)電。“儲能轉(zhuǎn)換”就是為了能量平穩(wěn)輸出平穩(wěn)發(fā)電。只有平穩(wěn)發(fā)電才并網(wǎng)使用。

有人會提出問題，這種能量轉(zhuǎn)換必會產(chǎn)生能量損失怎么辦？

可以增大輸入風(fēng)能來抵償能量轉(zhuǎn)換時造成的能量損失，要知道風(fēng)能是免費的，風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生的動能，與風(fēng)力機(jī)的掠風(fēng)面積成正比，和風(fēng)速度三次方成正比。增大風(fēng)力機(jī)的掠風(fēng)的掠風(fēng)面積，提高風(fēng)力機(jī)進(jìn)口局部的風(fēng)速。就可以增大的輸入風(fēng)能?？梢匝a(bǔ)償在能量轉(zhuǎn)換時的能量損失。那么怎么增大的掠風(fēng)面積，提高風(fēng)機(jī)進(jìn)口的風(fēng)速速度呢？我們可以增大風(fēng)機(jī)的招風(fēng)面積，也就是在垂直軸風(fēng)力機(jī)，風(fēng)機(jī)的兩側(cè)做兩個“擋板”，就好像大鷹的翅膀一樣把周圍的風(fēng)集中到中間來（水平軸做不到）。在風(fēng)機(jī)入口處用引導(dǎo)技術(shù)（就好像水壓高壓龍頭）把入口風(fēng)速提高。這樣就可以提高風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生功率。補(bǔ)償在能量轉(zhuǎn)換時的能量損失。

另外發(fā)電的同時可全天“致冷，制水”加以附加利用，發(fā)電過后減壓的尾氣可循環(huán)使用減低能量損失。

二，為什么要用錘直軸呢？水平軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用率是有極限的。最大不會超過59%（貝茨極限 Betzs lan）。但理論試驗都證明垂直軸風(fēng)力利用率比水平軸風(fēng)力高。垂直軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用極限是可以突破貝茨極限的（有過72%的報道）。這是我們采用垂直軸的主要原因。

另外用了垂直軸的風(fēng)力機(jī)就好像把平房改成樓房，也就是把大量水平風(fēng)力發(fā)電機(jī)立起來摞起來既可以節(jié)省大量的寶貴土地，又可以擴(kuò)大使用條件（比如樓房頂，島嶼，軍艦）。

三，為了提高風(fēng)力動能。在結(jié)構(gòu)上除了增加幾個水平軸風(fēng)力機(jī)無法做到集風(fēng)板以外，本系統(tǒng)的動力機(jī)與主流風(fēng)力發(fā)電的動力機(jī)結(jié)構(gòu)不同。用渦輪代替了三葉片。也就是用渦輪機(jī)代替了螺旋槳葉片機(jī)。而且，風(fēng)動力機(jī)推動的不再是發(fā)電機(jī)而是空氣壓縮機(jī)。產(chǎn)生的不是電能，是空氣的壓力勢能（氣壓勢能）。

隨著大量的低壓壓縮空氣用儲能容器儲存的同時，容器中的氣壓勢能也就隨著增加了。到一定壓強(qiáng)時我們用這種高壓空氣去推動空氣渦輪機(jī)，空氣渦輪機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動力矩來帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。順便提一下，空氣渦輪動力機(jī)是用渦扇渦輪來使空氣增壓增速的?，F(xiàn)在已經(jīng)很成熟了。我們用渦輪發(fā)動機(jī)來推動發(fā)電機(jī)，也是為了是提高能量的利用率的。

為了區(qū)別于主流的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，本系統(tǒng)可以名為空氣動力發(fā)電系統(tǒng)。

它的結(jié)構(gòu)主要有三部分是：第一．垂直軸風(fēng)力驅(qū)動單元。第二，空氣壓縮單元。第三儲壓發(fā)電單元。垂直風(fēng)力驅(qū)動單元的垂直軸與空氣壓縮單元的軸相連接。驅(qū)動所屬的空氣壓縮機(jī)將一般的空氣變成較高壓力的壓縮空氣。空氣儲存單元與儲能發(fā)電單元連接。儲壓發(fā)電單元，包括壓縮空氣儲存容器以及空氣渦輪動力機(jī)帶動的發(fā)電機(jī)。儲能容器與空氣渦輪動力力機(jī)相連，用高壓空氣經(jīng)過空氣渦輪機(jī)來推動發(fā)電機(jī)發(fā)電。

它的工作流程是：使用經(jīng)集風(fēng)增壓后的大流量高速空氣，推動垂直軸渦輪機(jī)發(fā)生動力矩，推動空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣。大量的壓縮空氣在儲存容器中空氣儲存的同時也增加了空氣壓縮勢能。增量增能后的高壓空氣，通過空氣渦輪機(jī)產(chǎn)生高速扭力矩，推動渦輪機(jī)帶動發(fā)動機(jī)發(fā)電。由于，所輸出的高壓空氣是平穩(wěn)的可控的所以發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能也是平穩(wěn)可控的。

這種空氣動力發(fā)電機(jī)，不單克服了風(fēng)力的隨機(jī)性和不可控制性，在微風(fēng)情況下也可發(fā)電。降低了對風(fēng)場條件的要求。只要有足夠的風(fēng)力儲存是有望實現(xiàn)24小時的全風(fēng)況下全天平穩(wěn)地發(fā)電?？少F的是，他使用的是再生能源，除了日常維護(hù)外，運行費幾乎為0。而且是環(huán)保的無二氧化碳排放污染的。

有人會產(chǎn)生這樣的問題：這種空氣動力發(fā)電系統(tǒng)，比起主流的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，多了一套空氣壓縮儲存系統(tǒng)。是不是會產(chǎn)生高的造價呢？我們的回答，是。但只是初期建設(shè)時的投資高。這種空氣動力發(fā)電動機(jī)，它的年發(fā)電量增加了。系統(tǒng)所增加的投資費用，可以用他的年發(fā)電量得到補(bǔ)償。初步測算估計這種空氣動力發(fā)電系統(tǒng)，比現(xiàn)在的主流風(fēng)力發(fā)電機(jī)年發(fā)電量增加30%以上（不同的地區(qū)不同類型會不一樣）。也就是說單位發(fā)電量的性能價格比會比主流風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)要提高。因為他而對環(huán)境的要求也低了，占地面積小了投資也會減少。所以總體看還是“只贏不虧”的，

那么這種新型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是什么樣子呢？它就像一個立起來的大鷹。鷹頭部是用于小風(fēng)微風(fēng)時的發(fā)動裝置。兩個翅膀是集風(fēng)板，把風(fēng)引到中間來。他的身體上部分是空氣動力機(jī)，中間部分是壓縮機(jī)和空氣儲存容器.。為了減少發(fā)電時噪音他的底部才是空氣渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)還有控制機(jī)房。這里我們只提供一個說明原理的簡圖。

那么這空氣動力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展前途怎么樣？

這種空氣動力發(fā)電系統(tǒng)。利用的還是風(fēng)力，只是在風(fēng)力發(fā)電的基礎(chǔ)上的一種創(chuàng)新，保持風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)勢。又克服了風(fēng)力發(fā)電進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸困難，他有望實現(xiàn)全天候全風(fēng)況的發(fā)電。還降低了發(fā)電風(fēng)場要求，提高了系統(tǒng)的應(yīng)用適應(yīng)性。，從經(jīng)濟(jì)上考慮，由于空氣動力發(fā)電系統(tǒng)的運行投入很少。會發(fā)電可制水致冷，有很高的性能價格比。會有很高的經(jīng)濟(jì)回報，他必然具有很高的競爭能力。

如果這種很有潛力的發(fā)電方式被廣泛的采用，風(fēng)力發(fā)電乃致整個發(fā)電事業(yè)會發(fā)生新的變化。首先，風(fēng)能發(fā)電的發(fā)電量在全球發(fā)電量所占的比分(電占比)將會提高。其次，全球由于發(fā)電而產(chǎn)生的二氧化碳排量將會減低。會發(fā)出更清潔更便宜的電。

風(fēng)力發(fā)電，一度是世界各各國政府所大力支持的項目一度發(fā)展也很快（我國在上世紀(jì)90年代，政府就有風(fēng)力發(fā)電價格補(bǔ)貼）。但是如前說過的原因，風(fēng)力發(fā)電當(dāng)下是似乎有些“失寵” 。

在我國，煤電是我國的發(fā)電主力，煤炭和電形成的產(chǎn)業(yè)鏈有很高的壟斷地位和發(fā)言權(quán)，這種格局難以改變。

但是從世界范圍來看，風(fēng)力發(fā)電在發(fā)展中的國家，能源稀缺的國家，仍然還有很大的市場和發(fā)展?jié)摿?。在一帶一路的發(fā)展思路下，這種新型空氣動力發(fā)電系統(tǒng)定會被更廣泛發(fā)的采用。

風(fēng)力發(fā)電的新紀(jì)元一定會到來！