1　緒論

1.1　研究意義

能源對國民經濟發展、社會繁榮以及全球安全等方面起著重要作用。然而，當下的能源系統不能有效地滿足全球日益增長的能源需求［1］。預計未來能源需求將增長得越來越快［2］，尤其是隨著世界人口的進一步增長，能源需求的增速將更快［3］。

能源可以分成傳統能源和新能源：傳統能源包括煤炭、天然氣、石油、水能、核能（核裂變）等；新能源包括太陽能、風能、生物質能、地熱能、潮汐能、頁巖氣、可燃冰、油砂、核能（可控核聚變）等。在所有能源形式中，風能、太陽能、地熱能、生物質能、水能稱為可再生能源。由于水力發電技術比較成熟、應用比較久遠，所以水能一般不被認作新型的可再生能源。

傳統能源如礦物燃料等在儲量上是有限的，而且最終會消耗殆盡。傳統能源的使用對環境不利，其副作用包括雨水酸化、空氣污染和溫室效應等［4］。核能從原理上分為兩種，即核裂變和核聚變。盡管核裂變能高效而可靠［5］，但是沒有人能對近期日本福島核電廠爆炸的嚴重事故視而不見［6］，同時核電還存在其他問題，如核廢料的處理等［7］。至于可控核聚變，盡管它被視作提供充足能源供應的良好的途徑［8］，但目前在技術上仍然不可行，因此也尚未被當做可用能源形式［9］。

在新能源中，頁巖氣［10］、可燃冰［1］、油砂［12］等由于地理分布不均、儲量有限等原因無法作為主要的能源形式供人類使用。可再生能源，尤其是太陽能［13］、風能［14］、地熱能［15］、生物質能［16，17］，可以在未來的能源結構中扮演重要角色［18］。

作為一種清潔、實用、環保的能源供給形式，風能受到廣泛關注［19］。在世界上有些地區，風能已經能夠與其他能源形式相媲美，被社會所承認［20］。