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如何獲取風能資源

發布時間: 2022-06-29 03:11:41

1. 風能利用的條件

一、開展風能資源詳查,制定合理開發規劃
開發風電的必要條件之一是要有合適的風電場場址。場址選擇的關鍵是客觀、准確地對風能資源進行測量與評估,這是大型風電場建設的重要保障。在我國已建成的風電場項目中,有不少風電場全年的等效滿負荷運行小時數低於2000小時,實際年發電量低於可研報告中的預測值,主要原因是風能資源測評不準確、微觀選址不當造成。因此,一定要重視前期的調研工作,根據風能資源詳查和評估的結果,制定科學合理的開發規劃,避免盲目發展。
二、提高政府服務職能,構建和諧投資環境
風能開發是一項系統工程,涉及政策、法律、技術、經濟、社會、環境、教育等方方面面,要充分發揮政府的指導、扶持和協調作用,將各個環節銜接起來並形成良性互動。在風電場項目審批和建設過程中,風電場開發商要與地方許多政府部門進行溝通聯絡,包括:地方發改委、國土資源部門、環保部門、工商部門、稅務部門、交通部門等。建議白銀市以目前正在建設中的興泉、撿財塘風電場為試點,探索風電場審批和管理經驗,理清風電場開發建設的所有審批手續,簡化程序,營造和諧投資環境,為風電場開發商提供良好的投資環境。
三、積極發展製造產業,逐步調整產業結構
甘肅省是我國風能資源豐富的地區,目前酒泉地區千萬千瓦級風電基地已列入規劃,已建設和正在建設的風電場項目總裝機容量將達到500萬千瓦。另外距離白銀市較近的寧夏、內蒙、青海等省區,也都具有豐富的風能資源,風能開發利用潛力很大。白銀市要充分利用這一自然條件,積極發展風電設備製造業,一方面可以節省風電場建設成本,另一方面可以擴大就業機會。目前,白銀市兆瓦級風電葉片項目和塔架項目已經上馬,相信在這兩個項目的帶動下,能進一步吸引國內外更多風電企業在這里投資建廠,調整產業結構,逐步建立包括服務業在內的風電產業鏈。
四、加強職業技術教育,保障風能人才儲備
風電產業屬於高新技術產業。隨著風電產業迅速發展,我國風能人才出現嚴重短缺。風電設備研發、製造、安裝、保養,風電場運營、維護、管理等領域都需要大量專業技術人才。白銀市開發利用風能資源,需要大量的高技能人才。因此,建議白銀市選擇具備一定條件的高等職業技術學校開辦風能技術專業,與國內其他院校合作,共同培養風能人才,保障風電產業發展所需的人才儲備。除了學校培養人才外,企業也應將人才培養放在戰略地位,建立激勵機制和創造良好環境,在實踐中逐步建立起高素質的風能專業技術隊伍。
五、充分利用各方資源,實現產業持續發展
實現經濟轉型中,既有自身的潛力和優勢,也面臨很多困難。特別是在經濟轉型中,從過去傳統的產業要向發展高新技術產業轉變,因此,除了自身努力外,還需要藉助外力求發展,充分利用市內、省內、國內和國外一切可以利用的資源來加 新能源產業的發展。

2. 風能資源利用情況是怎樣的

目前風能資源利用的主要形式主要分為以下四個方面。

1.風帆助航

風能利用已有數千年的歷史,最早的利用方式是「風帆行舟」,利用風力使船隻在海面上航行,如圖7.10所示。哥倫布、麥哲倫以及中國的鄭和等的遠洋航行使用的船隻都是帆船。在現代,隨著電子計算機和自動化技術的發展,用計算機自動控制風帆的操縱及風帆與動力裝置的優化配合已經成為現實,為風帆船的發展提供了有力的支持。20世紀80年代,日本建造的「新愛德丸」風帆油船是世界上第一艘實現非人工操帆的風帆船,該船投入營運以來,取得了節省燃料費50%的目標。我國近年來對風帆船的研製也已取得了初步的成果。

圖7.11風能發電

近年來,由於傳統燃料價格上漲,導致人們嘗試發展其他更好的方法利用風力。風力雖不很穩定,但是比其他動力資源要來得便利,因為風向自由、清潔,不會產生不良的副作用,例如,不會產生有毒的廢物等;而且風源源不絕、供應不斷。這是由於太陽照射局部的地球表面,使大氣壓力因地球表面的溫差而異,以致空氣因壓力差而流動;所以只要有太陽的照射,風就會不斷地吹。現代風力機使得持續穩定地利用風能成為可能。

風能應用潛力比較大。與常規能源相比,風能可收集的密度較低,但是從長遠角度考慮,風能對全球環境、經濟、社會、能源的可持續發展起著重要的作用。

3. 古今中外人們如何利用風能的

世界各國對風能的利用

英國以倫敦為核心的城市群,英國風力發電支持家庭供電。英國貿工部2003年宣布了一項發展近海風力發電事業的大型計劃,擬在近海新建數千座風力發電機,力爭2010年前達到向六分之一家庭供電的能力。

德國風力發電冠歐洲,在歐洲國家中,德國的風力發電最為發達,到2003年年底,裝機容量已達到875.4萬千瓦,佔全歐總裝機容量的一半以上。就前景而言,歐洲風力發電的發展勢頭仍將繼續下去。在德國,風力發電目前占其電力生產的3.5%,政府的目標是在2025年之前將這一比重提高到至少25%。

日本是一個島國,有豐富的風能可利用。日本風能利用有兩大基礎優勢。首先,風車的規模已達到單台1000千瓦以上,而且防噪音技術也有很大改進。其次,為了防止地球溫室效應,針對大型企業動力系統向可再生能源轉移的「綠色電力制度」,對風力發電也是很大的推動。據預測,到2010年日本全國風力發電的總功率將達到目前的10倍,達300萬千瓦。

美國風力發電飛速發展,美國風力資源十分豐富。由於環境保護和對未來能源的需要,美國十分重視風能的開發和利用。目前美國是世界上風力機安裝容量最大的國家,約230萬千瓦。到2006年,計劃安裝420萬千瓦。

我國目前已建成的風電廠達27個,到2005年,全國風力發電總裝機容量將達150萬千瓦左右。有關專家認為,上海的南匯、崇明、奉賢以及長興島、橫沙島都具有海風利用價值。具體到這一項目,折算下來年滿載運行時間將達2000小時以上,發電總量可達4000多萬千瓦時。由於整個發電過程不需任何能源投入,因而相當於每年從海風中「淘」到3200萬元人民幣。

中國目前風電場總裝機容量為50萬千瓦。風力發電目前在全球進入快速發展期,中國將繼續通過特許權等方式促進風電建設快速發展,到2010年,擬建成總裝機容量400萬千瓦的風電場。

中國風能資源豐富,儲量32億千瓦,可開發的裝機容量約2.53億千瓦,居世界首位,具有商業化、規模化發展的潛力。目前中國風力發電裝機容量僅佔全國電力裝機的0.11%,風力發電潛力巨大。

4. 擁有風資源的地方政府如何獲得最大的經濟利益

合理利用資源即可。

據國家氣象局估算,全國風能密度為100W/m2,風能資源總儲量約1.6X105MW,特別是東南沿海及附近島嶼、內蒙古和甘肅走廊、東北、西北、華北和青藏高原等部分地區,每年風速在3m/s以上的時間近4000h左右,一些地區年平均風速可達6~7m/s以上,具有很大的開發利用價值。有關專家根據全國有效風能密度、有效風力出現時間百分率,以及大於等於3m/s和6m/s風速的全年累積小時數。

5. 風能怎麼產生的

風是地球上的一種自然現象,它是由太陽輻射熱引起的。太陽照射到地球表面,地球表面各處受熱不同,產生溫差,從而引起大氣的對流運動形成風。據估計到達地球的太陽能中雖然只有大約2%轉化為風能,但其總量仍是十分可觀的。全球的風能約為2.74X109MW,其中可利用的風能為2X107MW,比地球上可開發利用的水能總量還要大10倍。

人類利用風能的歷史可以追溯到公元前,但數千年來,風能技術發展緩慢,沒有引起人們足夠的重視。但自1973年世界石油危機以來,在常規能源告急和全球生態環境惡化的雙重壓力下,風能作為新能源的一部分才重新有了長足的發展。風能作為一種無污染和可再生的新能源有著巨大的發展潛力,特別是對沿海島嶼,交通不便的邊遠山區,地廣人稀的草原牧場,以及遠離電網和近期內電網還難以達到的農村、邊疆,作為解決生產和生活能源的一種可靠途徑,有著十分重要的意義。 即使在發達國家,風能作為一種高效清潔的新能源也日益受到重視。

我國位於亞洲大陸東南、瀕臨太平洋西岸,季風強盛。全國風力資源的總儲量為每年16億kw,近期可開發的約為1.6億kw,內蒙古、青海、黑龍江、甘肅等省風能儲量居我國前列。

風能特點

風能就是空氣流動所產生的動能。大風所具有的能量是很大的。風速9~10m/s的5級風,吹到物體表面上的力,每平方米面積上約有10kg。風速20m/s的9級風,吹到物體表面上的力,每平方米面積可達50kg左右。台風的鳳速可達50~60m/s,它對每平方米物體表面上的壓力,竟可高達200kg以上。洶涌澎湃的海浪,是被風激起的,它對海岸的沖擊力是相當大的,有時可達每平方米20~30t的壓力,最大時甚至可達每平方米60t左右的壓力。

風不僅能量是很大的,而且它在自然界中所起的作用也是很大的。它可使山岩發生侵蝕,造成沙漠,形成風海流,它還可在地面作輸送水分的工作,水汽主要是由強大的空氣流輸送的,從而影響氣候,造成雨季和旱季。專家們估計,風中含有的能量,比人類迄今為止所能控制的能量高得多。全世界每年燃燒煤炭得到的能量,還不到風力在同一時間內所提供給我們的能量的1%。可見,風能是地球上重要的能源之一。

合理利用風能,既可減少環境污染,又可減輕越來越大的能源短缺的壓力。 自然界中的風能資源是極其巨大的。據世界氣象組織估計,整個地球上可以利用的風能為2X107MW。為地球上可資利用的水能總量的10倍。

風能與其它能源相比,既有其明顯的優點,又有其突出的局限性。風能具有四大優點和三大弱點。

四大優點是:

蘊量巨大;
可以再生;
分布廣泛;
沒有污染。
三大弱點是:

1、密度低。

這是風能的一個重要缺陷。由於風能來源於空氣的流動,而空氣的密度是很小的,因此風力的能量密度也很小,只有水力的1/816。從下表可以看出,在各種能源中,風能的含能量是極低的,給其利用帶來一定的困難。

能源類別 風能
(3m/s) 水能
(流速3m/s) 波浪能
(波高2m) 潮汐能
(潮差10m) 太陽能
能流密度
[kw/m2] 0.02 20 30 100 晴天平均
1.0 晝夜平均
0.16

2、不穩定。

由於氣流瞬息萬變,因此風的脈動、日變化、季變化以至年際的變化都十分明顯,波動很大,極不穩定。

3、地區差異大。

由於地形的影響,風力的地區差異非常明顯。一個鄰近的區域,有利地形下的風力,往往是不利地形下的幾倍甚至幾十倍

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6. 開發風能的條件有哪些

一、開展風能資源詳查,制定合理開發規劃 開發風電的必要條件之一是要有合適的風電場場址。場址選擇的關鍵是客觀、准確地對風能資源進行測量與評估,這是大型風電場建設的重要保障。在我國已建成的風電場項目中,有不少風電場全年的等效滿負荷運行小時數低於2000小時,實際年發電量低於可研報告中的預測值,主要原因是風能資源測評不準確、微觀選址不當造成。因此,一定要重視前期的調研工作,根據風能資源詳查和評估的結果,制定科學合理的開發規劃,避免盲目發展。
二、提高政府服務職能,構建和諧投資環境 風能開發是一項系統工程,涉及政策、法律、技術、經濟、社會、環境、教育等方方面面,要充分發揮政府的指導、扶持和協調作用,將各個環節銜接起來並形成良性互動。在風電場項目審批和建設過程中,風電場開發商要與地方許多政府部門進行溝通聯絡,包括:地方發改委、國土資源部門、環保部門、工商部門、稅務部門、交通部門等。
三、加強職業技術教育,保障風能人才儲備 風電產業屬於高新技術產業。隨著風電產業迅速發展,我國風能人才出現嚴重短缺。風電設備研發、製造、安裝、保養,風電場運營、維護、管理等領域都需要大量專業技術人才。白銀市開發利用風能資源,需要大量的高技能人才。
四、充分利用各方資源,實現產業持續發展 實現經濟轉型中,既有自身的潛力和優勢,也面臨很多困難。特別是在經濟轉型中,從過去傳統的產業要向發展高新技術產業轉變,因此,除了自身努力外,還需要藉助外力求發展,充分利用市內、省內、國內和國外一切可以利用的資源來加 新能源產業的發展。

7. 開發風能的有利條件

(1)風能資源屬於可再生能源,清潔能源,無污染,與煤炭相比,不產生污染,可再生;與水能相比,不會淹沒耕地,產生移民.
(2)考查風電場的有利自然條件,若誤從社會經濟條件方面作出回答,則不僅浪費寶貴的考場時間,而且可能造成評卷時的誤判,從而導致失分.因此,沉著認真的審題,回答時做到有的放矢,合理的組織語言,也是綜合題得高分的關鍵.
(3)從工業區位因素入手,該處經濟落後,電能的需求少,距離市場遠,需長距離輸電,且基礎設施(如電網等)不足,建設成本高.
(4)調節電站主要用於風力資源較少,風力發電少時用於補充電力.
故答案為:
(1)與煤炭相比,風能為清潔能源、可再生能源;
與水能相比,開發風能不產生庫區淹沒等問題.
(2)有風:風能資源豐富(有「世界風庫」之稱),年大風日數多(近70天).
有地:可供建設風電場的土地廣闊(充足)或戈壁(難利用土地)廣布,地形平坦.
(3)當地(經濟落後,人口稀少)電能需求少;離東部(用戶)較遠(需長距離輸電);當地基礎設施(如電網等)不足;建設成本高(投資大),當地資金不足.
(4)風電極不穩定,配建熱電站等可以調節、控制,以使電網輸電平穩(當風力減弱時以 熱電站補充電量),當風力強勁時減少熱電站發電量).

8. 我國風能資源分布狀況 我國風能資源開發條件

中國風力資源十分豐富。根據國家氣象局的資料,我國離地10 米高的風能資源總儲量約32.26億千瓦,其中可開發和利用的陸地上風能儲量有2.53億kW,50米高度的風能資源比10米高度多1倍,約為5億多kW。近海可開發和利用的風能儲量有7.5億kW。
我國風能資源的分布與天氣氣候背景有著非常密切的關系,從我國風能資源分布圖上可以清楚看出,我國風能資源豐富和較豐富的地區主要分布在兩個大帶里。
1.三北(東北、華北、西北)地區豐富帶。風能功率密度在200~300瓦/米2以上,有的可達500瓦/米2以上,如阿拉山口、達坂城、輝騰錫勒、錫林浩特的灰騰梁等,可利用的小時數在5000小時以上,有的可達7000小時以上。這一風能豐富帶的形成,主要是由於三北地區處於中高緯度的地理位置有關。
冬季(12-2月)整個亞州大陸完全受蒙古高壓控制,其中心位置在蒙古人民共和國的西北部,從高壓中不斷有小股冷空氣南下,進入我國。同時還有移動性的高壓(反氣旋)不時的南下,這類高壓大致從四條路經侵入我國。一條是源於俄羅斯的新地島,經西北利亞及蒙古人民共和國進入我國,由於是西北向稱為西北路徑;第二條源自冰島以南洋面,經俄羅斯、哈薩克,基本上是自西向東進入我國新疆,稱為西路經;第三條源自俄羅斯的太梅爾半島,自北向南經西北利亞、蒙古人民共和國進入我國,稱為北路經;第四條源於俄羅斯貝加爾湖的東西伯利亞地區,進入我國東北及華北一帶,稱為東北路經。這四條路經除東北路經外,一般都要經過蒙古人民共和國,當經過時蒙古高壓得到新的冷高壓的補充和加強,這種高壓往往可以迅速南下,進入我國。
由於歐亞大陸面積廣大,北部地區氣溫又低,是北半球冷高壓活動最頻繁的地區,而我國地處歐亞大陸東岸,正是冷高壓南下必經之路。三北地區是冷空入侵我國的前沿,一般在冷高壓前鋒稱為冷鋒,在冷鋒過境時,在冷鋒後面200km附近經常可出現大風就可造成一次6~10級(10.8~24.4m/s)大風。對風能資源利用來說,就是一次可以有效利用的高質量大風。
從三北地區向南,由於冷空氣從源地長途跋涉,到達我國黃河中下游再到長江中下游,地面氣溫有所升高,使原來寒冷乾燥氣流性質,逐漸改變為較冷濕潤的氣流性質,(稱為變性)也就是冷空氣逐漸的變暖,這時氣壓差也變小,所以,風速由北向南逐漸的減小。
我國東部處於蒙古高壓的東側和東南側,所以盛行風向都是偏北風,只視其相對蒙古高壓中心的位置不同而實際偏北的角度有所區別。三北地區多為西北風,秦嶺黃河下游以南的廣大地區,盛行風向偏於北和東北之間。
春季(3~5月)是由冬季到夏季的過渡季節,由於地面溫度不斷升高,從4月開始,中、高緯度地區的蒙古高壓強度已明顯的減弱,而這時印度低壓(大陸低壓)及其向東北伸展的低壓槽,已控制了我國的華南地區,與此同時,太平洋副熱帶高壓也由菲律賓向北逐漸侵入我國華南沿海一帶,這幾個高、低氣壓系統的強弱、消長卻給我國風能資源有著重要的作用。
在春季這幾種氣流在我國頻繁的交綏。春季是我國氣旋活動最多的季節,特別是我國東北及內蒙一帶氣旋活動頻繁,造成內蒙和東北的大風和沙暴天氣。同樣地江南氣旋活動也較多,但造成的卻是春雨和華南雨季。這也是三北地區風資源較南方豐富的一個主要的原因。全國風向已不如冬季風那樣穩定少變,但仍以偏北風占優勢,但風的偏南分量顯著的增加。
夏季(6~8月)東亞地面氣壓分布開勢與冬季完全相反。這時中、高緯度的蒙古高壓向北退縮的已不清楚,相反地印度低壓繼續發展控制了亞州大陸,為全年最盛的季節。大平洋副熱帶高壓等時也向北擴展和向大陸西伸。可以說東亞大陸夏季的天氣氣候變化基本上受這兩個環流系統的強弱和相互作用所制約。
隨著太平洋副熱帶高壓的西伸北跳,我國東部地區均可受到它的影響,在此高壓的西部為東南氣流和西南氣流帶來了豐富的降水,但由於高、低壓間壓差小,風速不大,夏季是全國全年風速最小的季節。
夏季大陸為熱低壓、海上為高壓,高、低壓間的等壓線在我國東部幾呈南北向分布的型式,所以夏季風盛行偏南風。
秋季(9~11月),是由夏季到冬季的過渡季節,這時印度低壓和太平洋高壓開始明顯衰退,而中高緯度的蒙古高壓又開始活躍起來。由於冬季風來的迅速,且穩定維持,不像春季中夏季風代表冬季風那種來回進退的型式。此時,我國東南沿海已逐漸受到蒙古高壓邊緣的影響,華南沿海由夏季的東南風轉為東北風。三北地區秋季已確立了冬季風的形勢。各地多為穩定的偏北風,風速開始增大。
2.沿海及其島嶼地豐富帶。年有效風能功率密度在200瓦/米2以上,將風能功率密度線平行於海岸線,沿海島嶼風能功率密度在500瓦/米2以上如台山、平潭、東山、南鹿、大陳、嵊泗、南澳、馬祖、馬公、東沙等。可利用小時數約在7000-8000小時,這一地區特別是東南沿海,由海岸向內陸是丘陵連綿,所以風能豐富地區僅在海岸50km之內,再向內陸不但不是風能豐富區,反而成為全國最小風能區,風能功率密度僅50瓦/米2左右,基本上是風能不能利用的地區。
沿海風能豐富帶,其形成的天氣氣候背景與三北地區基本相同,所不同的是海洋與大陸兩種截然不同的物質所組成,二者的輻射與熱力學過程都存在著明顯的差異。大氣與海洋間的能量交換大不相同。海洋溫度變化慢,具有明顯的熱隋性,大陸溫度變化快,具有明顯的熱敏感性,冬季海洋較大陸溫暖,夏季較大陸涼爽,這種海陸溫差的影響,在冬季每當冷空氣到達海上時風速增大,再加上海洋表面平滑,摩擦力小,一般風速比大陸增大2-4m/s。
東南沿海又受台灣海峽的影響,每當冷空氣南下到達時,由於狹管效應的結果使風速增大,這里是我國風能資源最佳的地區。
在沿海每年夏秋季節都可受到熱帶氣旋的影響,當熱帶氣旋風速達到8級(17.2m/s)以上時,稱為台風。台風是一種直徑1000km左右的圓形氣旋,中心氣壓極低,台風中心0-30km范圍內是台風眼,台風眼中天氣較好,風速很小。在台風眼外壁天氣最為惡劣,最大破壞風速就出現在這個范圍內,所以一般只要不是在台風正面直接登陸的地區,風速一般小於10級(26m/s),它的影響平均有800~1000km的直經范圍,每當台風登陸後我國沿海可以產生一次大風過程,而風速基本上在風力機切出風速范圍之內。是一次滿發電的好機會。
登陸台風每年在我國有11個,而廣東每年登陸台風最多為3.5次,海南次之2.1次,台灣1.9次,福建1.6次,廣西、浙江、上海、江蘇、山東、天津、遼寧合計僅1.7次,由此可見,台風影響的地區由南向北遞減、對風能資源來說也是南大北小。由於台風登陸後中心氣壓升高極快,再加上東南沿海東北~西南走向的山脈重疊,所以形成的大風僅在距海岸幾十公里內。風能功率密度由300w/m2銳減到100w/m2以下。
綜觀上述,冬春季的冷空氣、夏秋的台風,都能影響到沿海及其島嶼。相對內陸來說這里形成了我國風能豐富帶。由於台灣海峽的狹管效應的影響,東南沿海及其島嶼是我國風能最佳豐富區。我國有海岸線18000多公里,島嶼6000多個,這里是風能大有開發利用的前景的地區。
3.內陸風能豐富地區,在兩個風能豐富帶之外,風能功率密度一般在100w/m2以下,可以利用小時數3000小時以下。但是在一些地區由於湖泊和特殊地形的影響,風能也較豐富,如鄱陽湖附近較周圍地區風能就大,湖南衡山、安徽的黃山、雲南太華山等也較平地風能為大。但是這些只限於很小范圍之內,不像兩大帶那樣大的面積,特別是三北地區面積更大。
青藏高原海拔4000m以上,這里的風速比較大,但空氣密度小,如在4000m的空氣密度大致為地面的67%,也就是說,同樣是8m/s的風速,在平原上風能功率密度為313.6w/m2,而在4000m只為209.9w/m2,而這里年平風速在3~5m/s,所以風能仍屬一般地區。
根據全國氣象台部風能資料的統計和計算,繪制出中國風能分布和中國風能分區及佔全國面積
中國風能分區及佔全國面積的百分比

指標 豐富區 較豐富區 可利用區 貧乏區
年有效風能密度(W/m2) >200 200-150 <150-50 <50
年有效風能密度(W/m2) >5000 5000-4000 <4000-2000 <2000
年≥3m/s累計小時數(h) >2200 2200-1500 <1500-350 <350
佔全國面積的百分比(%) 8 18 50 24
太陽輻射的能量到地球表面約有2%轉化為風能,風能是地球上自然能源的一部分,我國風能潛力的估算如下:
風能理論可開發總量R,全國為32.26億kW,實際可開發利用量R',按總量的1/10估計,並考慮到風輪實際掃掠面積為計算氣流正方形面積的0.785倍(lm直徑風輪面積為0.52×π=0.785m2),故實際可開發量為:
R' = 0.785R/10 = 2.53億kW。
求採納

9. 人們是怎樣利用風能的

風能 當太陽幅射能穿越地球大氣層時,大氣層約吸收2×1016瓦的能量,其中一小部分轉變成空氣的動能。因為熱帶比極帶吸收較多的太陽輻射能,產生大氣壓力差導致空氣流動而產生「風」。 風能非常巨大,理論上僅1%的風能就能滿足人類能源需要。風能利用主要是將大氣運動時所具有的動能轉化為其他形式的能,其具體用途包括:風力發電、風帆助航、風車提水、風力致熱採暖等。其中,風力發電是風能利用的最重要形式。 風帆與風車 風能利用,已有數千年的歷史。最早的利用方式是「風帆行舟」。埃及尼羅河上的風帆船、中國的木帆船,都有兩三千年的歷史記載。唐代有「乘風破浪會有時,直掛雲帆濟滄海」詩句,可見那時風帆船已廣泛用於江河航運。最輝煌的風帆時代是中國的明代,14世紀初葉中國航海家鄭和七下西洋,龐大的風帆船隊功不可沒。 1000多年前,中國人首先發明了風車,用它來提水、磨面,替代繁重的人力勞動。12世紀,風車從中東傳入歐洲。16世紀,荷蘭人利用風車排水、與海爭地,在低窪的海灘地上建國立業,逐漸發展成為一個經濟發達的國家。今天,荷蘭人將風車視為國寶,北歐國家保留的大量荷蘭式的大風車,已成為人類文明史的見證。 風力發電 歷史上,由於西歐各國燃料缺乏,而且其地理位置在盛行西風帶上,故刺激其發展風力發電。 19世紀末,丹麥人首先研製了風力發電機。1891年,丹麥建成了世界第一座風力發電站。現在丹麥已擁有風力發電機3000多座,年發電100億度。 100多年來,世界各國研製成功了類型各異的風力發電機。1998年,全世界風力發電裝機容量達到960萬千瓦,全球風力發電量達210億千瓦時,可供350萬戶家庭使用。 風力發電機主要包括水平軸式風力發電機和垂直軸式風力發電機等。其中,水平軸式風力發電機是目前技術最成熟、生產量最多的一種形式。它由風輪、增速齒輪箱、發電機、偏航裝置、控制系統、塔架等部件所組成。風輪將風能轉換為機械能,低速轉動的風輪通過傳動系統由增速齒輪箱增速,將動力傳遞給發電機。整個機艙由高大的塔架舉起,由於風向經常變化,為了有效地利用風能,還安裝有迎風裝置,它根據風向感測器測得的風向信號,由控制器控制偏航電機,驅動與塔架上大齒輪嚙合的小齒輪轉動,使機艙始終對風。 在電力不足的地區,為節省柴油機發電的燃料,可以採用風力發電與柴油機發電互補,組成風-柴互補發電系統。 風力發電場(簡稱風電場),是將多台大型並網式的風力發電機安裝在風能資源好的場地,按照地形和主風向排成陣列,組成機群向電網供電。風力發電機就像種莊稼一樣排列在地面上,故形象地稱為「風力田」。風力發電場於20世紀80年代初在美國的加利福尼亞州興起,目前世界上最大的風電場是洛杉磯附近的特哈查比風電場,裝機容量超過50萬千瓦,年發電量為14億千瓦·時,約佔世界風力發電總量的23%。 風力發電的優越性可歸納為三點:第一,建造風力發電場的費用低廉,比水力發電廠、火力發電廠或核電站的建造費用低得多;第二,不需火力發電所需的煤、油等燃料或核電站所需的核材料即可產生電力,除常規保養外,沒有其他任何消耗;第三,風力是一種潔凈的自然能源,沒有煤電、油電與核電所伴生的環境污染問題。 中國風能資源豐富,可開發利用的風能資源總量約為2.53億千瓦。國內最著名的風電場,是新疆烏魯木齊附近的達坂城風電場,總裝機容量1.68萬千瓦。世紀之交,中國制定了風力發電的長遠發展計劃,提出2000年風電裝機40兆瓦以上的目標,為21世紀大規模開發風電打下了良好的基礎。

10. 如何對風能的研發和利用

在自然界,風是一種巨大的能源,它遠遠超過礦物能源所提供的能量總和,是一種取之不盡、尚未得到大量開發利用的能源。

風能是空氣在流動過程中所產生的能量,而大氣運動的能量來源於太陽輻射。由於地球表面各處受太陽輻射後散熱的快慢不同,加之空氣中水蒸氣的含量不同,從而引起各處氣壓的差異,結果高氣壓地區空氣便向低氣壓地區流動,從而形成了風。因此,風能是一種不斷再生的、沒有污染的清潔能源。太陽不斷地向地球輻射能量,而到達地球的太陽輻射能中,約有20%被地球大氣層所吸收,其中只有很小的一部分被轉化為風能,它相當於10800億噸煤所儲藏的能量。據計算,風能量大約相當於目前地球上人類一年所消耗能量總和的100倍。

風能的利用

風能的大小和風速有關,風速越大,風所具有的能量就越大。通常,風速為8~10米/秒的5級風,可使小樹搖擺,水面起波,吹到物體表面的力,每平方米面積上達10千克;風速20~24米/秒的9級風,可以使平房屋頂和煙囪受到破壞,吹到物體表面的力,每平方米面積上達50千克;風速為50~60米/秒的台風,對於每平方米物體表面的壓力,高達200千克。整個大氣中總風力的1/4在陸地上空,而近地面層每年可供利用的風能,約相當於500萬億千瓦時的電力。由此可見,風能之大是多麼的驚人。

人類對於風能的利用是比較早的。早在公元前一兩千年,我國就已開始使用風車。2000多年前,我國已有了利用風力的帆船。19世紀末,人們開始研究風力發電,1891年,丹麥建造了世界上第一座試驗性的風能發電站。到了20世紀初,一些歐洲國家如荷蘭、法國等,紛紛開展風能發電的研究。由於近年來還廣泛開展了風能在海水淡化、航運、提水、供暖、製冷等方面的研究,使風能的利用范圍得到了進一步的擴大。

現代化的風能利用主要是供發電。利用風能發電,盡管受風力大小變化的影響,但既沒有輻射的潛在危險,又不會污染,因而,受到人們的青睞。

美國是世界上最大的風力發電生產國,其生產的風能電力約佔世界的85%。大部分風力公司集中在加利福尼亞州,共有15000台風力渦輪發電機,裝機容量足以滿足舊金山所有家庭、工廠、企業用電需要,每年生產的能最相當於350萬桶石油。其中,最大的風力發電公司是設在利弗莫爾的美國風力公司,它管理著大約4000台風力渦輪機。

歐洲也極為重視風力發電的研究,現在其投資約為美國的10倍。丹麥是世界上第二大風能生產國,1990年其風輪機發電,占其電力總生產的2%。日本從1983年起,分別在東京都的三宅島和沖繩縣沖永良部島著手進行風力發電設施的研究,並已取得了一些基礎數據。今後的課題是選定風力條件好的發電場所,揭示風力發電實用化的可能性。

我國地域遼闊,蘊藏著非常豐富的風能資源。據計算,全國風能資源總儲量約為每年16億千瓦,其中近期可開發利用的約為每年1.6億千瓦。我國東南、華東、華北地區沿海及島嶼的平均風速為6~7米/秒,而這些地區又迫切需要電力;西北牧區,地勢較高,風速較大,平均風速在4米/秒以上,但這一帶地廣人稀,居民點分散,燃料奇缺,也迫切需要電能;西南地區一些山區風口,風速大,風向穩定,有著發展風力發電的優越條件。因此,在我國因地制宜地開發利用風能,不僅可以擴大能源,而且有助於解決邊遠地區孤立用電戶的需要,因而有著重要的現實意義。我國現在最大的風力發電站,是1983年建造在浙江泗礁島上的40千瓦風力發電站,現已並網發電。由於內蒙古具有發展風力發電的優越條件,所以目前在這一地區已安裝了風力發電機1700多台,裝機總容量在19萬多千瓦,基本上解決了牧民們用電的需要。

根據我國風能資源分布情況和當前的技術條件,近期開發利用風能的重點將放在內蒙古、東北、西北、西藏和東南沿海,以及島嶼、高山、風口等風能資源豐富的地區。在年平均風速超過6米/秒的地區,特別是電網很難達到的牧區、海島和高山邊遠地區,開發利用風能資源更具有深遠意義。