風(fēng)能利用在美國具有悠久的歷史,大約幾個世紀(jì)以前,美國人利用風(fēng)車等裝置將大自然中的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能用來粉碎稻谷和提水。1888年,CharlesF.Brush發(fā)明的12kW直流風(fēng)力發(fā)電機,是風(fēng)能利用技術(shù)發(fā)展過程中的一個里程碑,標(biāo)志著風(fēng)能利用從機械能轉(zhuǎn)化跨入電能轉(zhuǎn)化應(yīng)用的時代。Brush發(fā)明的風(fēng)機葉輪直徑達到17m,由144個木質(zhì)葉片組成。此后的50年中,離網(wǎng)型小型獨立發(fā)電系統(tǒng)一直是美國風(fēng)能利用的主流技術(shù)。直到20世紀(jì)30年代,第一臺交流風(fēng)機在美國安裝運行。然而,由于大型并網(wǎng)電力技術(shù)的高速發(fā)展而且化石燃料成本低廉,所以并網(wǎng)電力成本快速下降,成為主要的能源來源。在化石燃料壟斷的電力市場中,風(fēng)力發(fā)電不可能成為主流發(fā)電技術(shù),可有可無地緩慢發(fā)展。進入70年代,能源供應(yīng)安全和化石能源枯竭的危機成為美國經(jīng)濟增長和社會穩(wěn)定面臨的巨大挑戰(zhàn),開發(fā)化石能源的替代能源成為包括美國在內(nèi)的許多國家能源戰(zhàn)略的重要內(nèi)容,在這種背景之下風(fēng)電受到廣泛的注意和重視,作為先進的能源儲備技術(shù),在80年代以后,進入快速發(fā)展時期。
20世紀(jì)80年代初風(fēng)力發(fā)電機開始興起,到今天歷經(jīng)20年的技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)推廣,風(fēng)力發(fā)電機已經(jīng)成為一種重要的大型并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)。丹麥、德國、荷蘭、西班牙和美國是風(fēng)力發(fā)電機機發(fā)展的大國和強國,掌握最先進的風(fēng)力發(fā)電機技術(shù)和控制技術(shù)。20世紀(jì)70年代,風(fēng)力發(fā)電機直徑只有10m,發(fā)電容量在22~35kW之間;如今的風(fēng)力發(fā)電機直徑達到80m,發(fā)電容量達到幾個兆瓦。單機裝機容量的不斷提高,促進了風(fēng)力發(fā)電機技術(shù)的商業(yè)推廣。20年來風(fēng)力發(fā)電機技術(shù)發(fā)生了很多轉(zhuǎn)變,可變角度葉片代替了固定角度葉片,直接驅(qū)動代替了機車驅(qū)動,變速轉(zhuǎn)換系統(tǒng)代替恒速轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。除此之外,風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的控制技術(shù)不斷成熟,生產(chǎn)材料性能不斷優(yōu)化。風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的主要趨勢是,一是要開發(fā)適合于海上風(fēng)電場的大型風(fēng)力發(fā)電機組,充分利用海上的風(fēng)能資源;其次是拓寬市場促進小型風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)發(fā)展,包括出口到發(fā)展中國家的農(nóng)村地區(qū)。近年來在美國,小型聯(lián)網(wǎng)機組(10kW)的應(yīng)用非常普遍。
20世紀(jì)70年代OPEC成員國減少石油產(chǎn)量,實行石油禁運,使美國人第一次意識到化石能源的供應(yīng)危機,1970年地球日的大規(guī)模群眾運動表明能源問題受到美國民眾的普遍關(guān)注。以此為契機,美國政府積極鼓勵包括風(fēng)電技術(shù)在內(nèi)的可再生能源技術(shù)的研發(fā),應(yīng)對化石能源危機。1973年,美國能源部風(fēng)力發(fā)電機項目組研制出水平軸和垂直軸風(fēng)機。過去10年中,聯(lián)邦政府每年向風(fēng)電投入的研發(fā)基金約4000萬美元。
美國共有將近70家小風(fēng)機生產(chǎn)企業(yè),占全球小風(fēng)機生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量的34%。在美國有21家企業(yè)在生產(chǎn)垂直軸小風(fēng)機。至少有10家美國企業(yè)在制造或計劃制造安裝在建筑物上的小風(fēng)機。美國制造商占全球小風(fēng)機銷售的49%,出口占美國制造商銷售的28%。美國銷售的小風(fēng)機有94%是由美國制造商生產(chǎn)的。美國銷售的50-100kW的小風(fēng)機中有四分之一是用于風(fēng)力和柴油混合發(fā)電,主要用于偏遠地區(qū)。美國小風(fēng)機(容量在100kW以下)市場近年增長了78%。這一增長主要是由于私營資本的投資使得制造能力大大增加業(yè)界預(yù)測美國未來5年內(nèi)小風(fēng)機市場會增加30倍。