1. 风能利用的条件
一、开展风能资源详查,制定合理开发规划
开发风电的必要条件之一是要有合适的风电场场址。场址选择的关键是客观、准确地对风能资源进行测量与评估,这是大型风电场建设的重要保障。在我国已建成的风电场项目中,有不少风电场全年的等效满负荷运行小时数低于2000小时,实际年发电量低于可研报告中的预测值,主要原因是风能资源测评不准确、微观选址不当造成。因此,一定要重视前期的调研工作,根据风能资源详查和评估的结果,制定科学合理的开发规划,避免盲目发展。
二、提高政府服务职能,构建和谐投资环境
风能开发是一项系统工程,涉及政策、法律、技术、经济、社会、环境、教育等方方面面,要充分发挥政府的指导、扶持和协调作用,将各个环节衔接起来并形成良性互动。在风电场项目审批和建设过程中,风电场开发商要与地方许多政府部门进行沟通联络,包括:地方发改委、国土资源部门、环保部门、工商部门、税务部门、交通部门等。建议白银市以目前正在建设中的兴泉、捡财塘风电场为试点,探索风电场审批和管理经验,理清风电场开发建设的所有审批手续,简化程序,营造和谐投资环境,为风电场开发商提供良好的投资环境。
三、积极发展制造产业,逐步调整产业结构
甘肃省是我国风能资源丰富的地区,目前酒泉地区千万千瓦级风电基地已列入规划,已建设和正在建设的风电场项目总装机容量将达到500万千瓦。另外距离白银市较近的宁夏、内蒙、青海等省区,也都具有丰富的风能资源,风能开发利用潜力很大。白银市要充分利用这一自然条件,积极发展风电设备制造业,一方面可以节省风电场建设成本,另一方面可以扩大就业机会。目前,白银市兆瓦级风电叶片项目和塔架项目已经上马,相信在这两个项目的带动下,能进一步吸引国内外更多风电企业在这里投资建厂,调整产业结构,逐步建立包括服务业在内的风电产业链。
四、加强职业技术教育,保障风能人才储备
风电产业属于高新技术产业。随着风电产业迅速发展,我国风能人才出现严重短缺。风电设备研发、制造、安装、保养,风电场运营、维护、管理等领域都需要大量专业技术人才。白银市开发利用风能资源,需要大量的高技能人才。因此,建议白银市选择具备一定条件的高等职业技术学校开办风能技术专业,与国内其他院校合作,共同培养风能人才,保障风电产业发展所需的人才储备。除了学校培养人才外,企业也应将人才培养放在战略地位,建立激励机制和创造良好环境,在实践中逐步建立起高素质的风能专业技术队伍。
五、充分利用各方资源,实现产业持续发展
实现经济转型中,既有自身的潜力和优势,也面临很多困难。特别是在经济转型中,从过去传统的产业要向发展高新技术产业转变,因此,除了自身努力外,还需要借助外力求发展,充分利用市内、省内、国内和国外一切可以利用的资源来加 新能源产业的发展。
2. 风能资源利用情况是怎样的
目前风能资源利用的主要形式主要分为以下四个方面。
1.风帆助航
风能利用已有数千年的历史,最早的利用方式是“风帆行舟”,利用风力使船只在海面上航行,如图7.10所示。哥伦布、麦哲伦以及中国的郑和等的远洋航行使用的船只都是帆船。在现代,随着电子计算机和自动化技术的发展,用计算机自动控制风帆的操纵及风帆与动力装置的优化配合已经成为现实,为风帆船的发展提供了有力的支持。20世纪80年代,日本建造的“新爱德丸”风帆油船是世界上第一艘实现非人工操帆的风帆船,该船投入营运以来,取得了节省燃料费50%的目标。我国近年来对风帆船的研制也已取得了初步的成果。
图7.11风能发电
近年来,由于传统燃料价格上涨,导致人们尝试发展其他更好的方法利用风力。风力虽不很稳定,但是比其他动力资源要来得便利,因为风向自由、清洁,不会产生不良的副作用,例如,不会产生有毒的废物等;而且风源源不绝、供应不断。这是由于太阳照射局部的地球表面,使大气压力因地球表面的温差而异,以致空气因压力差而流动;所以只要有太阳的照射,风就会不断地吹。现代风力机使得持续稳定地利用风能成为可能。
风能应用潜力比较大。与常规能源相比,风能可收集的密度较低,但是从长远角度考虑,风能对全球环境、经济、社会、能源的可持续发展起着重要的作用。
3. 古今中外人们如何利用风能的
世界各国对风能的利用
英国以伦敦为核心的城市群,英国风力发电支持家庭供电。英国贸工部2003年宣布了一项发展近海风力发电事业的大型计划,拟在近海新建数千座风力发电机,力争2010年前达到向六分之一家庭供电的能力。
德国风力发电冠欧洲,在欧洲国家中,德国的风力发电最为发达,到2003年年底,装机容量已达到875.4万千瓦,占全欧总装机容量的一半以上。就前景而言,欧洲风力发电的发展势头仍将继续下去。在德国,风力发电目前占其电力生产的3.5%,政府的目标是在2025年之前将这一比重提高到至少25%。
日本是一个岛国,有丰富的风能可利用。日本风能利用有两大基础优势。首先,风车的规模已达到单台1000千瓦以上,而且防噪音技术也有很大改进。其次,为了防止地球温室效应,针对大型企业动力系统向可再生能源转移的“绿色电力制度”,对风力发电也是很大的推动。据预测,到2010年日本全国风力发电的总功率将达到目前的10倍,达300万千瓦。
美国风力发电飞速发展,美国风力资源十分丰富。由于环境保护和对未来能源的需要,美国十分重视风能的开发和利用。目前美国是世界上风力机安装容量最大的国家,约230万千瓦。到2006年,计划安装420万千瓦。
我国目前已建成的风电厂达27个,到2005年,全国风力发电总装机容量将达150万千瓦左右。有关专家认为,上海的南汇、崇明、奉贤以及长兴岛、横沙岛都具有海风利用价值。具体到这一项目,折算下来年满载运行时间将达2000小时以上,发电总量可达4000多万千瓦时。由于整个发电过程不需任何能源投入,因而相当于每年从海风中“淘”到3200万元人民币。
中国目前风电场总装机容量为50万千瓦。风力发电目前在全球进入快速发展期,中国将继续通过特许权等方式促进风电建设快速发展,到2010年,拟建成总装机容量400万千瓦的风电场。
中国风能资源丰富,储量32亿千瓦,可开发的装机容量约2.53亿千瓦,居世界首位,具有商业化、规模化发展的潜力。目前中国风力发电装机容量仅占全国电力装机的0.11%,风力发电潜力巨大。
4. 拥有风资源的地方政府如何获得最大的经济利益
合理利用资源即可。
据国家气象局估算,全国风能密度为100W/m2,风能资源总储量约1.6X105MW,特别是东南沿海及附近岛屿、内蒙古和甘肃走廊、东北、西北、华北和青藏高原等部分地区,每年风速在3m/s以上的时间近4000h左右,一些地区年平均风速可达6~7m/s以上,具有很大的开发利用价值。有关专家根据全国有效风能密度、有效风力出现时间百分率,以及大于等于3m/s和6m/s风速的全年累积小时数。
5. 风能怎么产生的
风是地球上的一种自然现象,它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面,地球表面各处受热不同,产生温差,从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能,但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74X109MW,其中可利用的风能为2X107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
人类利用风能的历史可以追溯到公元前,但数千年来,风能技术发展缓慢,没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来,在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下,风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力,特别是对沿海岛屿,交通不便的边远山区,地广人稀的草原牧场,以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆,作为解决生产和生活能源的一种可靠途径,有着十分重要的意义。 即使在发达国家,风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。
我国位于亚洲大陆东南、濒临太平洋西岸,季风强盛。全国风力资源的总储量为每年16亿kw,近期可开发的约为1.6亿kw,内蒙古、青海、黑龙江、甘肃等省风能储量居我国前列。
风能特点
风能就是空气流动所产生的动能。大风所具有的能量是很大的。风速9~10m/s的5级风,吹到物体表面上的力,每平方米面积上约有10kg。风速20m/s的9级风,吹到物体表面上的力,每平方米面积可达50kg左右。台风的凤速可达50~60m/s,它对每平方米物体表面上的压力,竟可高达200kg以上。汹涌澎湃的海浪,是被风激起的,它对海岸的冲击力是相当大的,有时可达每平方米20~30t的压力,最大时甚至可达每平方米60t左右的压力。
风不仅能量是很大的,而且它在自然界中所起的作用也是很大的。它可使山岩发生侵蚀,造成沙漠,形成风海流,它还可在地面作输送水分的工作,水汽主要是由强大的空气流输送的,从而影响气候,造成雨季和旱季。专家们估计,风中含有的能量,比人类迄今为止所能控制的能量高得多。全世界每年燃烧煤炭得到的能量,还不到风力在同一时间内所提供给我们的能量的1%。可见,风能是地球上重要的能源之一。
合理利用风能,既可减少环境污染,又可减轻越来越大的能源短缺的压力。 自然界中的风能资源是极其巨大的。据世界气象组织估计,整个地球上可以利用的风能为2X107MW。为地球上可资利用的水能总量的10倍。
风能与其它能源相比,既有其明显的优点,又有其突出的局限性。风能具有四大优点和三大弱点。
四大优点是:
蕴量巨大;
可以再生;
分布广泛;
没有污染。
三大弱点是:
1、密度低。
这是风能的一个重要缺陷。由于风能来源于空气的流动,而空气的密度是很小的,因此风力的能量密度也很小,只有水力的1/816。从下表可以看出,在各种能源中,风能的含能量是极低的,给其利用带来一定的困难。
能源类别 风能
(3m/s) 水能
(流速3m/s) 波浪能
(波高2m) 潮汐能
(潮差10m) 太阳能
能流密度
[kw/m2] 0.02 20 30 100 晴天平均
1.0 昼夜平均
0.16
2、不稳定。
由于气流瞬息万变,因此风的脉动、日变化、季变化以至年际的变化都十分明显,波动很大,极不稳定。
3、地区差异大。
由于地形的影响,风力的地区差异非常明显。一个邻近的区域,有利地形下的风力,往往是不利地形下的几倍甚至几十倍
还有个网站,自己看吧!http://www.phyhome.com/showart.asp?art_id=394
6. 开发风能的条件有哪些
一、开展风能资源详查,制定合理开发规划 开发风电的必要条件之一是要有合适的风电场场址。场址选择的关键是客观、准确地对风能资源进行测量与评估,这是大型风电场建设的重要保障。在我国已建成的风电场项目中,有不少风电场全年的等效满负荷运行小时数低于2000小时,实际年发电量低于可研报告中的预测值,主要原因是风能资源测评不准确、微观选址不当造成。因此,一定要重视前期的调研工作,根据风能资源详查和评估的结果,制定科学合理的开发规划,避免盲目发展。
二、提高政府服务职能,构建和谐投资环境 风能开发是一项系统工程,涉及政策、法律、技术、经济、社会、环境、教育等方方面面,要充分发挥政府的指导、扶持和协调作用,将各个环节衔接起来并形成良性互动。在风电场项目审批和建设过程中,风电场开发商要与地方许多政府部门进行沟通联络,包括:地方发改委、国土资源部门、环保部门、工商部门、税务部门、交通部门等。
三、加强职业技术教育,保障风能人才储备 风电产业属于高新技术产业。随着风电产业迅速发展,我国风能人才出现严重短缺。风电设备研发、制造、安装、保养,风电场运营、维护、管理等领域都需要大量专业技术人才。白银市开发利用风能资源,需要大量的高技能人才。
四、充分利用各方资源,实现产业持续发展 实现经济转型中,既有自身的潜力和优势,也面临很多困难。特别是在经济转型中,从过去传统的产业要向发展高新技术产业转变,因此,除了自身努力外,还需要借助外力求发展,充分利用市内、省内、国内和国外一切可以利用的资源来加 新能源产业的发展。
7. 开发风能的有利条件
(1)风能资源属于可再生能源,清洁能源,无污染,与煤炭相比,不产生污染,可再生;与水能相比,不会淹没耕地,产生移民.
(2)考查风电场的有利自然条件,若误从社会经济条件方面作出回答,则不仅浪费宝贵的考场时间,而且可能造成评卷时的误判,从而导致失分.因此,沉着认真的审题,回答时做到有的放矢,合理的组织语言,也是综合题得高分的关键.
(3)从工业区位因素入手,该处经济落后,电能的需求少,距离市场远,需长距离输电,且基础设施(如电网等)不足,建设成本高.
(4)调节电站主要用于风力资源较少,风力发电少时用于补充电力.
故答案为:
(1)与煤炭相比,风能为清洁能源、可再生能源;
与水能相比,开发风能不产生库区淹没等问题.
(2)有风:风能资源丰富(有“世界风库”之称),年大风日数多(近70天).
有地:可供建设风电场的土地广阔(充足)或戈壁(难利用土地)广布,地形平坦.
(3)当地(经济落后,人口稀少)电能需求少;离东部(用户)较远(需长距离输电);当地基础设施(如电网等)不足;建设成本高(投资大),当地资金不足.
(4)风电极不稳定,配建热电站等可以调节、控制,以使电网输电平稳(当风力减弱时以 热电站补充电量),当风力强劲时减少热电站发电量).
8. 我国风能资源分布状况 我国风能资源开发条件
中国风力资源十分丰富。根据国家气象局的资料,我国离地10 米高的风能资源总储量约32.26亿千瓦,其中可开发和利用的陆地上风能储量有2.53亿kW,50米高度的风能资源比10米高度多1倍,约为5亿多kW。近海可开发和利用的风能储量有7.5亿kW。
我国风能资源的分布与天气气候背景有着非常密切的关系,从我国风能资源分布图上可以清楚看出,我国风能资源丰富和较丰富的地区主要分布在两个大带里。
1.三北(东北、华北、西北)地区丰富带。风能功率密度在200~300瓦/米2以上,有的可达500瓦/米2以上,如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁等,可利用的小时数在5000小时以上,有的可达7000小时以上。这一风能丰富带的形成,主要是由于三北地区处于中高纬度的地理位置有关。
冬季(12-2月)整个亚州大陆完全受蒙古高压控制,其中心位置在蒙古人民共和国的西北部,从高压中不断有小股冷空气南下,进入我国。同时还有移动性的高压(反气旋)不时的南下,这类高压大致从四条路经侵入我国。一条是源于俄罗斯的新地岛,经西北利亚及蒙古人民共和国进入我国,由于是西北向称为西北路径;第二条源自冰岛以南洋面,经俄罗斯、哈萨克斯坦,基本上是自西向东进入我国新疆,称为西路经;第三条源自俄罗斯的太梅尔半岛,自北向南经西北利亚、蒙古人民共和国进入我国,称为北路经;第四条源于俄罗斯贝加尔湖的东西伯利亚地区,进入我国东北及华北一带,称为东北路经。这四条路经除东北路经外,一般都要经过蒙古人民共和国,当经过时蒙古高压得到新的冷高压的补充和加强,这种高压往往可以迅速南下,进入我国。
由于欧亚大陆面积广大,北部地区气温又低,是北半球冷高压活动最频繁的地区,而我国地处欧亚大陆东岸,正是冷高压南下必经之路。三北地区是冷空入侵我国的前沿,一般在冷高压前锋称为冷锋,在冷锋过境时,在冷锋后面200km附近经常可出现大风就可造成一次6~10级(10.8~24.4m/s)大风。对风能资源利用来说,就是一次可以有效利用的高质量大风。
从三北地区向南,由于冷空气从源地长途跋涉,到达我国黄河中下游再到长江中下游,地面气温有所升高,使原来寒冷干燥气流性质,逐渐改变为较冷湿润的气流性质,(称为变性)也就是冷空气逐渐的变暖,这时气压差也变小,所以,风速由北向南逐渐的减小。
我国东部处于蒙古高压的东侧和东南侧,所以盛行风向都是偏北风,只视其相对蒙古高压中心的位置不同而实际偏北的角度有所区别。三北地区多为西北风,秦岭黄河下游以南的广大地区,盛行风向偏于北和东北之间。
春季(3~5月)是由冬季到夏季的过渡季节,由于地面温度不断升高,从4月开始,中、高纬度地区的蒙古高压强度已明显的减弱,而这时印度低压(大陆低压)及其向东北伸展的低压槽,已控制了我国的华南地区,与此同时,太平洋副热带高压也由菲律宾向北逐渐侵入我国华南沿海一带,这几个高、低气压系统的强弱、消长却给我国风能资源有着重要的作用。
在春季这几种气流在我国频繁的交绥。春季是我国气旋活动最多的季节,特别是我国东北及内蒙一带气旋活动频繁,造成内蒙和东北的大风和沙暴天气。同样地江南气旋活动也较多,但造成的却是春雨和华南雨季。这也是三北地区风资源较南方丰富的一个主要的原因。全国风向已不如冬季风那样稳定少变,但仍以偏北风占优势,但风的偏南分量显着的增加。
夏季(6~8月)东亚地面气压分布开势与冬季完全相反。这时中、高纬度的蒙古高压向北退缩的已不清楚,相反地印度低压继续发展控制了亚州大陆,为全年最盛的季节。大平洋副热带高压等时也向北扩展和向大陆西伸。可以说东亚大陆夏季的天气气候变化基本上受这两个环流系统的强弱和相互作用所制约。
随着太平洋副热带高压的西伸北跳,我国东部地区均可受到它的影响,在此高压的西部为东南气流和西南气流带来了丰富的降水,但由于高、低压间压差小,风速不大,夏季是全国全年风速最小的季节。
夏季大陆为热低压、海上为高压,高、低压间的等压线在我国东部几呈南北向分布的型式,所以夏季风盛行偏南风。
秋季(9~11月),是由夏季到冬季的过渡季节,这时印度低压和太平洋高压开始明显衰退,而中高纬度的蒙古高压又开始活跃起来。由于冬季风来的迅速,且稳定维持,不像春季中夏季风代表冬季风那种来回进退的型式。此时,我国东南沿海已逐渐受到蒙古高压边缘的影响,华南沿海由夏季的东南风转为东北风。三北地区秋季已确立了冬季风的形势。各地多为稳定的偏北风,风速开始增大。
2.沿海及其岛屿地丰富带。年有效风能功率密度在200瓦/米2以上,将风能功率密度线平行于海岸线,沿海岛屿风能功率密度在500瓦/米2以上如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等。可利用小时数约在7000-8000小时,这一地区特别是东南沿海,由海岸向内陆是丘陵连绵,所以风能丰富地区仅在海岸50km之内,再向内陆不但不是风能丰富区,反而成为全国最小风能区,风能功率密度仅50瓦/米2左右,基本上是风能不能利用的地区。
沿海风能丰富带,其形成的天气气候背景与三北地区基本相同,所不同的是海洋与大陆两种截然不同的物质所组成,二者的辐射与热力学过程都存在着明显的差异。大气与海洋间的能量交换大不相同。海洋温度变化慢,具有明显的热隋性,大陆温度变化快,具有明显的热敏感性,冬季海洋较大陆温暖,夏季较大陆凉爽,这种海陆温差的影响,在冬季每当冷空气到达海上时风速增大,再加上海洋表面平滑,摩擦力小,一般风速比大陆增大2-4m/s。
东南沿海又受台湾海峡的影响,每当冷空气南下到达时,由于狭管效应的结果使风速增大,这里是我国风能资源最佳的地区。
在沿海每年夏秋季节都可受到热带气旋的影响,当热带气旋风速达到8级(17.2m/s)以上时,称为台风。台风是一种直径1000km左右的圆形气旋,中心气压极低,台风中心0-30km范围内是台风眼,台风眼中天气较好,风速很小。在台风眼外壁天气最为恶劣,最大破坏风速就出现在这个范围内,所以一般只要不是在台风正面直接登陆的地区,风速一般小于10级(26m/s),它的影响平均有800~1000km的直经范围,每当台风登陆后我国沿海可以产生一次大风过程,而风速基本上在风力机切出风速范围之内。是一次满发电的好机会。
登陆台风每年在我国有11个,而广东每年登陆台风最多为3.5次,海南次之2.1次,台湾1.9次,福建1.6次,广西、浙江、上海、江苏、山东、天津、辽宁合计仅1.7次,由此可见,台风影响的地区由南向北递减、对风能资源来说也是南大北小。由于台风登陆后中心气压升高极快,再加上东南沿海东北~西南走向的山脉重叠,所以形成的大风仅在距海岸几十公里内。风能功率密度由300w/m2锐减到100w/m2以下。
综观上述,冬春季的冷空气、夏秋的台风,都能影响到沿海及其岛屿。相对内陆来说这里形成了我国风能丰富带。由于台湾海峡的狭管效应的影响,东南沿海及其岛屿是我国风能最佳丰富区。我国有海岸线18000多公里,岛屿6000多个,这里是风能大有开发利用的前景的地区。
3.内陆风能丰富地区,在两个风能丰富带之外,风能功率密度一般在100w/m2以下,可以利用小时数3000小时以下。但是在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响,风能也较丰富,如鄱阳湖附近较周围地区风能就大,湖南衡山、安徽的黄山、云南太华山等也较平地风能为大。但是这些只限于很小范围之内,不像两大带那样大的面积,特别是三北地区面积更大。
青藏高原海拔4000m以上,这里的风速比较大,但空气密度小,如在4000m的空气密度大致为地面的67%,也就是说,同样是8m/s的风速,在平原上风能功率密度为313.6w/m2,而在4000m只为209.9w/m2,而这里年平风速在3~5m/s,所以风能仍属一般地区。
根据全国气象台部风能资料的统计和计算,绘制出中国风能分布和中国风能分区及占全国面积
中国风能分区及占全国面积的百分比
指标 丰富区 较丰富区 可利用区 贫乏区
年有效风能密度(W/m2) >200 200-150 <150-50 <50
年有效风能密度(W/m2) >5000 5000-4000 <4000-2000 <2000
年≥3m/s累计小时数(h) >2200 2200-1500 <1500-350 <350
占全国面积的百分比(%) 8 18 50 24
太阳辐射的能量到地球表面约有2%转化为风能,风能是地球上自然能源的一部分,我国风能潜力的估算如下:
风能理论可开发总量R,全国为32.26亿kW,实际可开发利用量R',按总量的1/10估计,并考虑到风轮实际扫掠面积为计算气流正方形面积的0.785倍(lm直径风轮面积为0.52×π=0.785m2),故实际可开发量为:
R' = 0.785R/10 = 2.53亿kW。
求采纳
9. 人们是怎样利用风能的
风能 当太阳幅射能穿越地球大气层时,大气层约吸收2×1016瓦的能量,其中一小部分转变成空气的动能。因为热带比极带吸收较多的太阳辐射能,产生大气压力差导致空气流动而产生“风”。 风能非常巨大,理论上仅1%的风能就能满足人类能源需要。风能利用主要是将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能,其具体用途包括:风力发电、风帆助航、风车提水、风力致热采暖等。其中,风力发电是风能利用的最重要形式。 风帆与风车 风能利用,已有数千年的历史。最早的利用方式是“风帆行舟”。埃及尼罗河上的风帆船、中国的木帆船,都有两三千年的历史记载。唐代有“乘风破浪会有时,直挂云帆济沧海”诗句,可见那时风帆船已广泛用于江河航运。最辉煌的风帆时代是中国的明代,14世纪初叶中国航海家郑和七下西洋,庞大的风帆船队功不可没。 1000多年前,中国人首先发明了风车,用它来提水、磨面,替代繁重的人力劳动。12世纪,风车从中东传入欧洲。16世纪,荷兰人利用风车排水、与海争地,在低洼的海滩地上建国立业,逐渐发展成为一个经济发达的国家。今天,荷兰人将风车视为国宝,北欧国家保留的大量荷兰式的大风车,已成为人类文明史的见证。 风力发电 历史上,由于西欧各国燃料缺乏,而且其地理位置在盛行西风带上,故刺激其发展风力发电。 19世纪末,丹麦人首先研制了风力发电机。1891年,丹麦建成了世界第一座风力发电站。现在丹麦已拥有风力发电机3000多座,年发电100亿度。 100多年来,世界各国研制成功了类型各异的风力发电机。1998年,全世界风力发电装机容量达到960万千瓦,全球风力发电量达210亿千瓦时,可供350万户家庭使用。 风力发电机主要包括水平轴式风力发电机和垂直轴式风力发电机等。其中,水平轴式风力发电机是目前技术最成熟、生产量最多的一种形式。它由风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件所组成。风轮将风能转换为机械能,低速转动的风轮通过传动系统由增速齿轮箱增速,将动力传递给发电机。整个机舱由高大的塔架举起,由于风向经常变化,为了有效地利用风能,还安装有迎风装置,它根据风向传感器测得的风向信号,由控制器控制偏航电机,驱动与塔架上大齿轮啮合的小齿轮转动,使机舱始终对风。 在电力不足的地区,为节省柴油机发电的燃料,可以采用风力发电与柴油机发电互补,组成风-柴互补发电系统。 风力发电场(简称风电场),是将多台大型并网式的风力发电机安装在风能资源好的场地,按照地形和主风向排成阵列,组成机群向电网供电。风力发电机就像种庄稼一样排列在地面上,故形象地称为“风力田”。风力发电场于20世纪80年代初在美国的加利福尼亚州兴起,目前世界上最大的风电场是洛杉矶附近的特哈查比风电场,装机容量超过50万千瓦,年发电量为14亿千瓦·时,约占世界风力发电总量的23%。 风力发电的优越性可归纳为三点:第一,建造风力发电场的费用低廉,比水力发电厂、火力发电厂或核电站的建造费用低得多;第二,不需火力发电所需的煤、油等燃料或核电站所需的核材料即可产生电力,除常规保养外,没有其他任何消耗;第三,风力是一种洁净的自然能源,没有煤电、油电与核电所伴生的环境污染问题。 中国风能资源丰富,可开发利用的风能资源总量约为2.53亿千瓦。国内最着名的风电场,是新疆乌鲁木齐附近的达坂城风电场,总装机容量1.68万千瓦。世纪之交,中国制定了风力发电的长远发展计划,提出2000年风电装机40兆瓦以上的目标,为21世纪大规模开发风电打下了良好的基础。
10. 如何对风能的研发和利用
在自然界,风是一种巨大的能源,它远远超过矿物能源所提供的能量总和,是一种取之不尽、尚未得到大量开发利用的能源。
风能是空气在流动过程中所产生的能量,而大气运动的能量来源于太阳辐射。由于地球表面各处受太阳辐射后散热的快慢不同,加之空气中水蒸气的含量不同,从而引起各处气压的差异,结果高气压地区空气便向低气压地区流动,从而形成了风。因此,风能是一种不断再生的、没有污染的清洁能源。太阳不断地向地球辐射能量,而到达地球的太阳辐射能中,约有20%被地球大气层所吸收,其中只有很小的一部分被转化为风能,它相当于10800亿吨煤所储藏的能量。据计算,风能量大约相当于目前地球上人类一年所消耗能量总和的100倍。
风能的利用
风能的大小和风速有关,风速越大,风所具有的能量就越大。通常,风速为8~10米/秒的5级风,可使小树摇摆,水面起波,吹到物体表面的力,每平方米面积上达10千克;风速20~24米/秒的9级风,可以使平房屋顶和烟囱受到破坏,吹到物体表面的力,每平方米面积上达50千克;风速为50~60米/秒的台风,对于每平方米物体表面的压力,高达200千克。整个大气中总风力的1/4在陆地上空,而近地面层每年可供利用的风能,约相当于500万亿千瓦时的电力。由此可见,风能之大是多么的惊人。
人类对于风能的利用是比较早的。早在公元前一两千年,我国就已开始使用风车。2000多年前,我国已有了利用风力的帆船。19世纪末,人们开始研究风力发电,1891年,丹麦建造了世界上第一座试验性的风能发电站。到了20世纪初,一些欧洲国家如荷兰、法国等,纷纷开展风能发电的研究。由于近年来还广泛开展了风能在海水淡化、航运、提水、供暖、制冷等方面的研究,使风能的利用范围得到了进一步的扩大。
现代化的风能利用主要是供发电。利用风能发电,尽管受风力大小变化的影响,但既没有辐射的潜在危险,又不会污染,因而,受到人们的青睐。
美国是世界上最大的风力发电生产国,其生产的风能电力约占世界的85%。大部分风力公司集中在加利福尼亚州,共有15000台风力涡轮发电机,装机容量足以满足旧金山所有家庭、工厂、企业用电需要,每年生产的能最相当于350万桶石油。其中,最大的风力发电公司是设在利弗莫尔的美国风力公司,它管理着大约4000台风力涡轮机。
欧洲也极为重视风力发电的研究,现在其投资约为美国的10倍。丹麦是世界上第二大风能生产国,1990年其风轮机发电,占其电力总生产的2%。日本从1983年起,分别在东京都的三宅岛和冲绳县冲永良部岛着手进行风力发电设施的研究,并已取得了一些基础数据。今后的课题是选定风力条件好的发电场所,揭示风力发电实用化的可能性。
我国地域辽阔,蕴藏着非常丰富的风能资源。据计算,全国风能资源总储量约为每年16亿千瓦,其中近期可开发利用的约为每年1.6亿千瓦。我国东南、华东、华北地区沿海及岛屿的平均风速为6~7米/秒,而这些地区又迫切需要电力;西北牧区,地势较高,风速较大,平均风速在4米/秒以上,但这一带地广人稀,居民点分散,燃料奇缺,也迫切需要电能;西南地区一些山区风口,风速大,风向稳定,有着发展风力发电的优越条件。因此,在我国因地制宜地开发利用风能,不仅可以扩大能源,而且有助于解决边远地区孤立用电户的需要,因而有着重要的现实意义。我国现在最大的风力发电站,是1983年建造在浙江泗礁岛上的40千瓦风力发电站,现已并网发电。由于内蒙古具有发展风力发电的优越条件,所以目前在这一地区已安装了风力发电机1700多台,装机总容量在19万多千瓦,基本上解决了牧民们用电的需要。
根据我国风能资源分布情况和当前的技术条件,近期开发利用风能的重点将放在内蒙古、东北、西北、西藏和东南沿海,以及岛屿、高山、风口等风能资源丰富的地区。在年平均风速超过6米/秒的地区,特别是电网很难达到的牧区、海岛和高山边远地区,开发利用风能资源更具有深远意义。