什么是风能？
人类自远古时代便已将风能用于机械驱动，利用简易风车进行汲水作业。如今，风力发电依赖于风力涡轮机从风中捕获能量。风力涡轮机可以在小规模（单个家庭）到大规模（风电场）之间运行，且可以建造在陆地上或海上，例如在湖泊或海洋中。
与太阳能并列，风能被视为全球可再生能源增长潜力最大的领域：2023 年新增风电装机容量前五大市场分别是中国、美国、欧盟、印度和巴西。1当前正通过创新推动海上风电技术演进、降低生产成本并提升风机发电效率，以促进行业持续发展。
部分最早的风能机械应用可追溯至公元前 200 年，当时中东地区已使用风车研磨谷物，中国则用以进行汲水作业。此后早在 12 世纪，风车已被用于工业用途，例如在欧洲地区进行湖泊与池塘的排水疏浚。
到 19 世纪，风能已经成为一种发电来源。James Blyth 是来自英国的电气工程师，于 1887 年建造了第一台风力涡轮机。他紧随其后的是风能先驱美国的 Charles Brush 和丹麦的 Poul la Cour，他们利用风能为单个建筑提供动力。2
然而直至 20 世纪末，商业化风力发电才真正成为可行的能源选择。首批公用事业级风电场（指包含成群风力发电机的项目）于 1980 年代在美国建成。自 2000 年以来，该行业发展迅速，全球风力发电装机容量在过去 20 年间增长了 98 倍。3如今，世界各地的风力涡轮机每年可生产超过 2,100 太瓦时 (TWh) 的电力。4
现代风力涡轮机有类似螺旋桨的叶片（或转子叶片），当受到风力作用旋转时，这些叶片会带动转子转动。旋转的转子驱动发电机运转，该发电机置于涡轮机核心的箱式结构内，称为机舱。转子旋转产生清洁电力，可输配至电网或为独立住宅供电。该过程亦可表述为：动能先转化为旋转能，继而转换为电能。
最常见的水平轴风力发电机 (HAWT) 形似三叶片风扇。但也存在垂直轴风力发电机 (VAWT)，其叶片旋转方式类似厨房立式搅拌器。
风力发电量取决于涡轮机尺寸与叶片长度。风力发电机高度可达 700 英尺（约 213 米）以上，叶轮直径可超过 530 英尺（约 162 米）。这些巨型涡轮机的发电功率最高可达 9.5 兆瓦。然而大多数风力发电机高度约为 260 英尺（约 79 米），叶片长度达 130 英尺（约 40 米）。它们产生高达 1.8 兆瓦的电力。5
风能主要有三大应用领域：陆上风电、分布式风电与海上风电。
陆上风能
大多数风力发电机建于陆地，使得陆上风电成为最主流的应用形式。陆上风电的典型范例是公用事业级风电场，通常由电力公司运营并负责电力销售。美国能源部 (DOE) 认定陆上公用事业级风能属于最低成本的电力来源之一。
分布式风能
分布式风能属于小规模发电模式。它通常由一个或多个小型风力涡轮机组成，提供现场风力发电，供单个家庭、制造场所、农业区域或农村社区使用。除了现场发电，分布式风能还可以连接到微电网和混合能源系统。分布式风能装置一般小于 20 兆瓦。
海上风能
海上风电的装机规模与涡轮机数量通常远超陆上风电。部分海上风力发电机的叶片长度可达足球场规模，其塔筒高度更是华盛顿纪念碑的 1.5 倍。6
目前最大的风电场位于爱尔兰海，面积超过纽约曼哈顿岛的大小。海上风力涡轮机可以作为“固定底座”涡轮机锚定在水底，或者安装在浮动平台上。产生的电力通过埋在水下的电缆流回陆地。
作为增长最快的能源来源之一，风能具有许多优势。
与化石燃料（石油、煤炭和天然气）以及传统发电厂不同，风力涡轮机不产生任何温室气体排放，而且风电项目的开发对环境的影响很小。事实上，农民可以将土地租赁给风能项目，同时继续他们的农业或畜牧业运营。而且，只要有风吹，涡轮机就会继续旋转，这使得风能成为一种强大的可再生能源。
开发者和个人可以在任何有可行风流的地方安装风力涡轮机，地球上的许多地方都可以安装。这包括陆地、海上，甚至是一些偏远社区，如那些可能没有接入电网或电力线路的岛屿。
陆地上的公用事业规模风能是目前可用的价格最低的能源来源之一。此外，风力发电项目的运营费用较低，且无燃料成本。分布式风能还可帮助业主和社区降低能源开支，并获得税收抵扣与政策补贴。
风力发电并没有太多缺点，而且现有的缺点通常是可以解决的。
由于风力发电不产生排放，主要的环境挑战集中在风电场和风力涡轮机对附近社区（如噪音问题）和野生动物（例如海上风电场对海洋生物栖息地的影响）产生的影响。
风力涡轮机和风力项目的前期成本往往很高。不过，风力涡轮机的成本假以时日便可收回。此外，像可再生能源证书 (REC) 和电力购买协议 (PPA) 等机制可以帮助可再生能源项目开发商提供财务保障。
风能的产生取决于天气条件，也就是说，涡轮机需要风来旋转。如果没有足够的天气预报和能源储存能力，风力发电可能会变得不可预测和间歇性。
风能供应链尚未跟上该行业的快速发展步伐。原材料价格、法规和供应存在较高的波动性。这种不稳定性可能使长期供应链战略变得困难。
在风能行业中，有几种风能技术正在不断发展：
可再生能源预测
天气和气候会影响风能和太阳能等可再生能源的发电。随着可持续性和气候变化问题日益突出，用于精确预测风电场功率输出的风速新技术变得至关重要。如今的可再生能源预测解决方案利用先进的分析技术、物联网 (IoT) 和天气数据，为风电场生成高精度的能源生产预测。
离岸扩展
可以安置在深水区的大型浮动涡轮机有可能将风能产能提高一倍以上。美国政府宣布了一项计划，到 2030 年通过部署 30 吉瓦的浮动海上风电场，扩大美国的海上风能生产。7目前有四种类型的浮动平台用于利用这些海上风能资源：张力腿式、半潜式、驳船式和锚浮式平台。
制造业的进步
维护效率
数据集成、分析和可视化可以为风电场运营商提供详细而准确的资产了解，包括预测解决方案，以改善维护运营。这种可见性可以提高对电力生产、涡轮机可用性、风力发电转换率和健康状况的意识，从而有助于优化输出。