鄭緒平

說到人類對風(fēng)能的應(yīng)用，印象最深刻的要數(shù)各種童話故事中的風(fēng)車了，風(fēng)車通過風(fēng)能帶動磨盤進(jìn)行磨面。以前人類應(yīng)用風(fēng)能是因為沒有其他能源能作為動力，而如今人們應(yīng)用風(fēng)能則是由于能源的缺乏。風(fēng)能與動力工程專業(yè)的學(xué)生就是學(xué)習(xí)如何利用風(fēng)能發(fā)電來解決能源危機(jī)的學(xué)問。

人類利用風(fēng)力發(fā)電的歷史不長，卻經(jīng)歷了幾起幾落。1887年到1930年，小容量的風(fēng)電機(jī)組誕生，并在技術(shù)上基本成熟，得到了一定的推廣和應(yīng)用，這是風(fēng)力發(fā)電的起步階段。第一臺風(fēng)電機(jī)組由格拉斯哥大學(xué)安德森學(xué)院的教授James Blyth于1887年建于蘇格蘭。這臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)有10米高，由帆布制作，Blyth將它安裝在自己位于蘇格蘭的獨(dú)家莊園，并配置了一套蓄電池組，這是世界上第一座由風(fēng)電機(jī)組供電的房屋。1891年，丹麥教授Paul la Cour在阿斯科夫市建造了一個風(fēng)力發(fā)電試驗站。由于傳統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速較低，并不能充分利用風(fēng)能，為了更好地利用風(fēng)能，Paul教授進(jìn)行空氣動力學(xué)實(shí)驗，研究出了葉片數(shù)和風(fēng)能利用系數(shù)之間的關(guān)系，這是空氣動力學(xué)第一次應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電。在Paul教授的推動下，風(fēng)力發(fā)電在丹麥得到大量的應(yīng)用。20世紀(jì)30年代，為降低風(fēng)力發(fā)電的成本，歐美國家開始研制較復(fù)雜的大中型風(fēng)電機(jī)組。1941年，世界上第一臺兆瓦級風(fēng)電機(jī)組在美國佛蒙特州的卡斯?fàn)栴D市并網(wǎng)發(fā)電。這臺發(fā)電機(jī)采用兩葉片結(jié)構(gòu)，直接交流并網(wǎng)，其設(shè)計容量1.25MW，高53米，可以在47.9m/s以下的風(fēng)速運(yùn)行。從這時候起，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)有了較大的進(jìn)步，但相對于廉價的化石能源，風(fēng)電的價格存在較大劣勢，發(fā)展緩慢。

20世紀(jì)70年代，受石油危機(jī)的影響，能源價格大幅度上漲。風(fēng)能的開發(fā)又重新得到各國政府的重視。風(fēng)電機(jī)組進(jìn)入商業(yè)化的時代。1980年，丹麥制造商開始設(shè)計自己的風(fēng)電機(jī)組。丹麥的Nordtank公司在1980年開發(fā)的55kw風(fēng)電機(jī)組使風(fēng)力發(fā)電的成本下降了50%。美國、德國、西班牙、荷蘭、中國也開始了自己的風(fēng)電機(jī)組設(shè)計。到了21世紀(jì)，風(fēng)電進(jìn)入了迅猛發(fā)展的階段。

在這樣的一個歷史機(jī)遇前，風(fēng)能與動力工程專業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。該專業(yè)屬于工學(xué)專業(yè)，是電氣、機(jī)械、自動化等專業(yè)的融合體。2006年華北電力大學(xué)率先在全國首次設(shè)立了風(fēng)能與動力工程專業(yè)，被譽(yù)為中國風(fēng)電的“黃埔軍?！薄４送忾_設(shè)這個專業(yè)的還有河海大學(xué)、長沙理工大學(xué)、蘭州理工大學(xué)、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)等高校。除設(shè)置風(fēng)能與動力工程專業(yè)外，其他高校還以多種形式參與到風(fēng)電技術(shù)的研究中。2006年，北京交通大學(xué)成立“國家風(fēng)能工程技術(shù)研究中心北京檢測站”“北京交通大學(xué)新能源研究所”。該檢測站是我國設(shè)立的首個風(fēng)力發(fā)電工程技術(shù)檢測站。清華大學(xué)核能與新能源研究所、沈陽工業(yè)大學(xué)風(fēng)能技術(shù)研究所等多所高校的風(fēng)電科研機(jī)構(gòu)也承擔(dān)了多項重大課題。

風(fēng)能發(fā)電是一個復(fù)雜龐大的體系。風(fēng)能發(fā)電首先通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能。風(fēng)電機(jī)組一般都架設(shè)在70-80米高處，必須等有塔架支撐風(fēng)力發(fā)電機(jī)，而且風(fēng)電機(jī)組必須時刻迎風(fēng)。這就要求我們學(xué)習(xí)機(jī)械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、氣象學(xué)、工程材料、機(jī)械設(shè)計、空氣動力學(xué)、風(fēng)力機(jī)等機(jī)械動力類課程。這些力學(xué)課程將是我們工作后設(shè)計風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基石。其次，為了使風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能。我們又要學(xué)習(xí)電路、電子技術(shù)基礎(chǔ)、電力電子技術(shù)、電機(jī)學(xué)等電學(xué)課程。為了讓產(chǎn)生出的電能順利輸送到用電單位，我們還得學(xué)習(xí)電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動化、風(fēng)電場并網(wǎng)等課程。此外，由于風(fēng)的不穩(wěn)定性會造成電壓的不穩(wěn)定。為了能獲得穩(wěn)定的電壓，我們必須人為地控制風(fēng)車，使其在風(fēng)力發(fā)電過程中勻速轉(zhuǎn)動。而這部分問題的解決方案就藏在自動控制、單片機(jī)原理、plc編程等課程中。最后我們還有風(fēng)電場建模與仿真，風(fēng)電場規(guī)劃與設(shè)計，風(fēng)電場施工與管理等專業(yè)選修課。學(xué)習(xí)完這些課程，我們才可以真正出師了。

風(fēng)能與動力工程專業(yè)的學(xué)生可在發(fā)電公司、設(shè)計院、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)、風(fēng)電場等單位從事風(fēng)電場的技術(shù)研發(fā)、工程設(shè)計與規(guī)劃、施工、運(yùn)行與維護(hù)等工作，也可在高等院校和政府部門從事風(fēng)力發(fā)電項目研發(fā)、新能源科學(xué)教育與研究、新能源技術(shù)與管理等相關(guān)工作。我的學(xué)長學(xué)姐們有進(jìn)入粵電集團(tuán)、龍源電力等發(fā)電公司的，也有進(jìn)入上海電氣等風(fēng)機(jī)制造企業(yè)的。在風(fēng)機(jī)設(shè)備制造行業(yè)領(lǐng)先的企業(yè)有新疆金風(fēng)科技有限公司、華銳科技股份有限公司、國電聯(lián)合動力等。發(fā)電公司有國電集團(tuán)、華電集團(tuán)、國華神華、粵電集團(tuán)等。薪資待遇5萬至8萬年薪不等。在研究生階段，該專業(yè)的學(xué)生可在可再生能源、電力系統(tǒng)及其自動化、自動化、熱能與動力工程、流體機(jī)械等學(xué)科繼續(xù)深造。風(fēng)能與動力工程專業(yè)是一個朝陽行業(yè)，值得同學(xué)們報考。

在環(huán)保意識越來越重要的21世紀(jì)，作為風(fēng)能學(xué)子，貢獻(xiàn)自己的力量給清潔能源，貢獻(xiàn)自己的智慧給未來。