1　绪论

1.1　研究意义

能源对国民经济发展、社会繁荣以及全球安全等方面起着重要作用。然而，当下的能源系统不能有效地满足全球日益增长的能源需求［1］。预计未来能源需求将增长得越来越快［2］，尤其是随着世界人口的进一步增长，能源需求的增速将更快［3］。

能源可以分成传统能源和新能源：传统能源包括煤炭、天然气、石油、水能、核能（核裂变）等；新能源包括太阳能、风能、生物质能、地热能、潮汐能、页岩气、可燃冰、油砂、核能（可控核聚变）等。在所有能源形式中，风能、太阳能、地热能、生物质能、水能称为可再生能源。由于水力发电技术比较成熟、应用比较久远，所以水能一般不被认作新型的可再生能源。

传统能源如矿物燃料等在储量上是有限的，而且最终会消耗殆尽。传统能源的使用对环境不利，其副作用包括雨水酸化、空气污染和温室效应等［4］。核能从原理上分为两种，即核裂变和核聚变。尽管核裂变能高效而可靠［5］，但是没有人能对近期日本福岛核电厂爆炸的严重事故视而不见［6］，同时核电还存在其他问题，如核废料的处理等［7］。至于可控核聚变，尽管它被视作提供充足能源供应的良好的途径［8］，但目前在技术上仍然不可行，因此也尚未被当做可用能源形式［9］。

在新能源中，页岩气［10］、可燃冰［1］、油砂［12］等由于地理分布不均、储量有限等原因无法作为主要的能源形式供人类使用。可再生能源，尤其是太阳能［13］、风能［14］、地热能［15］、生物质能［16，17］，可以在未来的能源结构中扮演重要角色［18］。

作为一种清洁、实用、环保的能源供给形式，风能受到广泛关注［19］。在世界上有些地区，风能已经能够与其他能源形式相媲美，被社会所承认［20］。