融合材料科学、紊流理论和气动技术于一体的现代风力发动机的设计并不简单，但正在使许许多多电灯点亮。

奥尔泰蒙脱（Altamont）峡谷几乎与它产生众多千瓦小时电能一样快地引来种种比喻。按照某种对比的想法，奥尔泰蒙脱的15000座高技术风力发动机的场面可以使人联想起耸立的巨人、银白色的树林或一群映影在多箄的山脊h的有角奔兽，或一行行庞大的仰泳者。

尽管如此，这片世界最大的“风力田”仍要求电能作为其主要用品。去年，奥尔泰蒙脱以及另外两块较小的风力田（三处均在加利福尼亚州）所生产的电力，足以供给一座像旧金山那样规模的城布，也就是28亿千瓦小时的电能，或者相当于500万桶石油。

加州生产的风能虽然占到美国全国风电的99%，但按西南太平洋实验所（PNL，位于华盛顿州的里乞伦特）的最近分析，该州在拥有远离市区或风景区风力充足的场所方面，仅占全国第17位。

“我们发现了美国的大量风力资源”，全国风力数据采集组组长PNL的丹尼斯 · 伊略脱（D. Elliott）声称，“即使以现有的风力发动机技术，风能也已能供给全国的20%的电能需求。”

这是否意味着各家电力公司会在16个多风州掀起建造风电站的热潮？

那将很大程度上取决于风电的价格，对于风电支持者们来说有幸的是，这一价格已从1981年的50美分/kwh以上降低至去年的7美分/kwh，而且到1993年计划降为5美分/kwh。如果不考虑净化空气的费用，那么后一数字就与火电的价格差不多。这些数字不一定会在90年代在北达科塔州和大帕林斯形成风力热潮，但完全有可能使美国的风能产量跃进一大步。

古老的风力技术造成的田园景象，是用几架18桨的风车将水抽入奶牛水槽。这种技术就是促使人们将这一竞赛朝经济竞争方向发展的动因。现代风力发动机（设计师们常喜欢用“涡轮机”一词）以3D空气动力学模拟来确定尺寸，这种模拟必须考虑到即使在喷气式飞机和直升飞机的计算分析中也忽略不计的紊流的作用。在超过风力发动机的寿命约1亿转时，部件的疲劳周期至少比桥梁或汽车发动机高出一个数量级。

最后，最近的设计所采用的桨叶其螺距按风速加以调节，以便提高效率。由利弗莫尔的美国风能公司制造的这种风力发动机还以变速旋转，但总是产生60周/秒的交流电。这一成就的取得需对电子线路的硬件作重大的改进。

“它们都是世界（风能技术）的领先产品”，R. W. 史若胥（Thresher）说，他是位于戈登的国家可再生能源实验所（NREL）的公用系统分部主任。

靠着这一新技术，美国风能公司最近与衣阿华——伊里诺斯煤气、电力公司就勘察中西部风力田的场址，签订了一项联合协议。

与这些进展同样惊人的是，影响这一新兴工业技术推广实施的因素中，多变的政治风波的作用比气象类型更甚。

“如你所知”，华盛顿的美国风能协会发言人L. 伊文斯（L?Evans）干巴巴地陈述，“现今国会关于能源政策的权利有某种分歧。”，风能协会为工业进行游说。

加州风能的早期开发起源于州税贷款，这些贷款大部已经期满。“人们曾讥讽地称之为税贷工业，”早在80年代初采访第一批风力发动机安装的当地报道人史梯芬 · 温泼勒（S. Wampler）说，他现在在罗伦斯附近的利弗莫尔国立实验所工作。“但是后来（这一工业）提供了就业机会”，并且风电的价格下降至远低于初期的高价。温泼勒相信，现在奥尔泰蒙脱风力田是当地自豪的源泉。

风能开发者们认为，现在他们能够在公平的条件下与煤和石油竞争。

“我们不去说服电力公司由于它使空气净化而应当购买它”，美国风能公司技术副总裁R. 戈丁（Guertin）说。

“风电的价格有竞争力”，他说，“它使你感到像需要一部分食品那样需要它。如果你在减少排污方面得到附加好处，那就好了。”

戈丁援引最近甶萨克拉曼多市电力公司提出的50 MW电站的竞争投标。该公司买下了美国风能公司的一套设备作为“4或5个不同的项目”之一，这些项目将联合产生所需要的50 MW，他说。

已经加入这一领域的不同程度参赛者们，看来支持风电全面合用的主张。PNL的伊略脱估计欧洲共同体的风能投资将约为美国的10倍，而且欧洲在1991年所掌握的风能约为加州风能产量的四分之一。（最近一次哥本哈根的飞行，揭示了跑道终点附近的一片风力田）。丹麦与日本的几家公司现在正在向美国出口涡轮机。

在本国，由政府提供资金的研究在阿布奎基的桑地亚国立实验所、NREL、PNL以及几所大学中进行。民间出资进行开发研究的公司有美国风能公司、宾夕弗尼亚州立学院机翼公司、坦哈克培的仲特系统公司、明尼苏达州克鲁克斯通的菲尼克斯工业公司，以及为数一打以上的其它公司。还有一些促进者如纽约州强帕林的泽泼动力公司，该公司生产的可移式风力系统主要供游艇和野营用。

另外不要忘记德克萨斯州圣安格罗的艾尔摩托风力机公司，它是农村家用风力机的最初制造商。创立于1888年的这家公司声称，它所生产的一架风力机将在一般的维护条件下运转80年。

“我们曾经有过一个老孩子的祈求，他说我们的想法他在1902年就已提出”，艾尔摩托公司的总裁F. 麦克奎律（McQuerrey）说，“他的祈求终于得到了满足。”

发电用的现代风力发动机——其桨叶长度往往超过50英尺，受到风的剪切和紊流所产生的巨大变化应力——都是以1888年意想不到的技术进步程度加以设计的。

这种进步体现在由NREL的J. 泰勒（Tangi-er）和D. 索默斯（Somers）所作的旋翼（或桨叶）的设计中。在定螺距旋翼的情况下，泰勒积索默斯面临该领域对设计师提出的典型挑战。

旋翼应在10~30英里/小时的中、低风速下产生强转矩。风速在30英里/小时或以上时，转矩应减小。

第二点要求的理由是在高风速下发电机的负载将过大。可用的风功率虽然随其速度的立方面增加，但是设计风速一般还是要取得较低，使设计部件不遭受相应于30英里/小时以上的应力。

泰勒和索默斯解决这些问题的方法，必须使旋翼上必不可少的动标安装不影响其效率。这一约束条件不是件小事，动标的安装会扰乱高风速时的层状气流，以致依靠这一层流的解决方法将引起被现实世界的凌乱实况所毁坏的危险。

研究者们的解决方法是将桨叶设计成内、外两部分，以执行不同的任务，然后平滑地连接这两部分。分两部制作的内部或根部很宽并且厚度方面呈流线型，以便在中、低风速时产生大的转矩。

外部或尖部则设计成在风速低于精确计算值的中等风时产生其最大作用，而在风速达到这一确定值时空气与桨叶“分离”，使涡轮机停转。

为解决动标问题，研究者们利用了某种奇妙的空气动力学的方法，使尖部产生其最大转矩时在旋翼周围形成“紊流边界层”。由于气流不是层流，动标就不可能破坏它。

泰勒简单地说，这些问题的许多解法是“不依靠直觉”。我们能否表示怀疑？

NREL、PNL和桑地亚三方现在与企业合伙者携手合作。这与以前由政府出资的计划很难产生风电的情况形成对比。在70年代的石油危机时，曾准许波音、麦克唐纳 · 道格拉斯和西屋几家公司建造一些数百英尺高的风力发动机，每座产生几兆瓦的电力。

这些项目即使有的话现在也只有很少几项在运行中，相反，幸存的则是在私人出资的风力发动机的场合。这些风力发动机每台产生100~300 KW，其建造、维修费用都很便宜。

“风力”一文（密歇根大学报，1978年）的作者D. R. 应格立斯（Inglis）认为政府再次犯下了它的传统错误。

“他们把所有的钱花在许多大型合同上，而且不鼓励改革，”他说，“对于有过他们所希望探索的其他思想的人，却没有足够的钱。”

被问到为何少量出资的私人努力被证明更有效时，美国风能公司的戈丁——他现在与NREL进行合作研究一一表示犹豫。追问后他终于说，“老式的良好合作精神重新获胜，我相信。”

对于风能来说，哪些目标在卯年代可认为是现实的？NREL的史若胥指出，风能是一种“间歇性”的资源，因此想用它供给全国20%以上的电能似乎不可能。“如果在20年中全国能源的10%由风力产生，我们就2被认为取得极大的成功，”他说。

但是在更长的进程中，世界风力发动机设计师们在模仿艾尔摩托公司的成功和可靠性方面将做得很好。正如F. 麦克奎律的评价，“它还只刚刚开始并在加速其发展。”

[Research and Development，1992年8月]