風(fēng)能發(fā)電的認(rèn)識

1、- -風(fēng)能發(fā)電的認(rèn)識風(fēng)能是地球外表大量空氣流動所產(chǎn)生的動能。由于地面各處受太陽輻照后氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同，因而引起各地氣壓的差異，在水平方向高壓空氣向低壓地區(qū)流動，即形成風(fēng)。風(fēng)能資源決定于風(fēng)能密度和可利用的風(fēng)能年累積小時(shí)數(shù)。風(fēng)能密度是單位迎風(fēng)面積可獲得的風(fēng)的功率，與風(fēng)速的三次方和空氣密度成正比關(guān)系。據(jù)估算，全世界的風(fēng)能總量約1300億千瓦，中國的風(fēng)能總量約16億千瓦。風(fēng)能是因空氣流做功而提供應(yīng)人類的一種可利用的能量?？諝饬骶哂械膭幽芊Q風(fēng)能?？諝饬魉僭礁撸瑒幽茉酱?。人們可以用風(fēng)車把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)的動作去推動發(fā)電機(jī)，以產(chǎn)生電力，  風(fēng)能方法是透過傳動軸，將轉(zhuǎn)子(由以空

2、氣動力推動的扇葉組成)的旋轉(zhuǎn)動力傳送至發(fā)電機(jī)。到2021年為止，全世界以風(fēng)力產(chǎn)生的電力約有 94.1 百萬千瓦，供應(yīng)的電力已超過全世界用量的1%。風(fēng)能雖然對大多數(shù)國家而言還不是主要的能源，但在1999年到2005年之間已經(jīng)成長了四倍以上?，F(xiàn)代利用渦輪葉片將氣流的機(jī)械能轉(zhuǎn)為電能而成為發(fā)電機(jī)。在中古與古代那么利用風(fēng)車將蒐集到的機(jī)械能用來磨碎谷物或抽水。風(fēng)力被使用在大規(guī)模風(fēng)農(nóng)場為全國電子?xùn)鸥癫⑶以谛「髯缘臏u輪為提供電在被隔絕的地點(diǎn)。特點(diǎn)風(fēng)能量是豐富、近乎無盡、廣泛分布、干凈與緩和溫室效應(yīng)。 存在地球外表一定范圍內(nèi)。經(jīng)過長期測量，調(diào)查與統(tǒng)計(jì)得出的平均風(fēng)能密度的概況稱該范圍

3、內(nèi)能利用的依據(jù)，通常以能密度線標(biāo)示在地圖上。歷史人類利用風(fēng)能的歷史可以追溯到西元前，但數(shù)千年來，風(fēng)能技術(shù)開展緩慢，沒有引起人們足夠的重視。但自1973年世界石油危機(jī)以來，在常規(guī)能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下，風(fēng)能作為新能源的一局部才重新有了長足的開展。風(fēng)能作為一種無污染和可再生的新能源有著巨大的開展?jié)摿?，特別是對沿海島嶼，交通不便的遙遠(yuǎn)山區(qū)，地廣人稀的草原牧場，以及遠(yuǎn)離電網(wǎng)和近期內(nèi)電網(wǎng)還難以到達(dá)的農(nóng)村、邊疆，作為解決生產(chǎn)和生活能源的一種可靠途徑，有著十分重要的意義。即使在興旺國家，風(fēng)能作為一種高效清潔的新能源也日益受到重視，比方：美國能源部就曾經(jīng)調(diào)查過，單是德克薩斯州和南達(dá)科他州兩州的

4、風(fēng)能密度就足以供應(yīng)全美國的用電量。風(fēng)能風(fēng)是地球上的一種自然現(xiàn)象，它是由太陽輻射熱引起的。太陽照射到地球外表，地球外表各處受熱不同，產(chǎn)生溫差，從而引起大氣的對流運(yùn)動形成風(fēng)。風(fēng)能就是空氣的動能，風(fēng)能的大小決定于風(fēng)速和空氣的密度。據(jù)估計(jì)到達(dá)地球的太陽能中雖然只有大約2%轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風(fēng)能約為2.74X109MW，其中可利用的風(fēng)能為2X107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍?？諝饬鲃铀纬傻膭幽芗盀轱L(fēng)能。風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式。太陽的輻射造成地球外表受熱不均，引起大氣層中壓力分布不均，空氣沿水平方向運(yùn)動形風(fēng)。風(fēng)的形成乃是空氣流動的結(jié)果。優(yōu)點(diǎn)風(fēng)能為干凈的能量

5、來源。 XX草原上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)能設(shè)施日趨進(jìn)步，大量生產(chǎn)降低本錢，在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電本錢已低于發(fā)電機(jī)。風(fēng)能設(shè)施多為不立體化設(shè)施，可保護(hù)陸地和生態(tài)。風(fēng)力發(fā)電是可再生能源，很環(huán)保。缺點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電在生態(tài)上的問題是可能干擾鳥類，如美國堪薩斯州的松雞在風(fēng)車出現(xiàn)之后已漸漸消失。目前的解決方案是離岸發(fā)電，離岸發(fā)電價(jià)格較高但效率也高。在一些地區(qū)、風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性缺乏：許多地區(qū)的風(fēng)力有間歇性，更糟糕的情況是如XX等地在電力需求較高的夏季及白日、是風(fēng)力較少的時(shí)間;必須等待壓縮空氣等儲能技術(shù)開展。風(fēng)力發(fā)電需要大量土地興建風(fēng)力發(fā)電場，才可以生產(chǎn)比較多的能源。進(jìn)展風(fēng)力發(fā)電時(shí)，風(fēng)力發(fā)電時(shí)機(jī)發(fā)出龐大的噪音，所以要

6、找一些空曠的地方來興建?，F(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電還未成熟，還有相當(dāng)開展空間。限制及弊端風(fēng)能利用存在一些限制及弊端1)風(fēng)速不穩(wěn)定，產(chǎn)生的能量大小不穩(wěn)定2)風(fēng)能利用受地理位置限制嚴(yán)重3)風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率低4)風(fēng)能是新型能源,相應(yīng)的使用設(shè)備也不是很成熟。風(fēng)是地球上的一種自然現(xiàn)象，它是由太陽輻射熱引起的。太陽照射到地球外表，地球外表各處受熱不同，產(chǎn)生溫差，從而引起大氣的對流運(yùn)動形成風(fēng)。據(jù)估計(jì)到達(dá)地球的太陽能中雖然只有大約2%轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風(fēng)能約為2.74X109MW，其中可利用的風(fēng)能為2X107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。風(fēng)能路燈人類利用風(fēng)能的歷史可以追溯到公元前。

7、中國是世界上最早利用風(fēng)能的國家之一。公元前數(shù)世紀(jì)中國人民就利用風(fēng)力提水。 灌溉、磨面、舂米，用風(fēng)帆推動船舶前進(jìn)。到了宋代更是中國應(yīng) 用風(fēng)車的全盛時(shí)代，當(dāng)時(shí)流行的垂直軸風(fēng)車，一直沿用至今。在國外，公元前2世紀(jì)，古波斯人就利用垂直軸風(fēng)車碾米。 10世紀(jì)伊斯蘭人用風(fēng)車提水，11世紀(jì)風(fēng)車在中東已獲得廣泛的 應(yīng)用。13世紀(jì)風(fēng)車傳至歐洲，14世紀(jì)已成為歐洲不可缺少的原 動機(jī)。在荷蘭風(fēng)車先用于萊茵河三角洲湖地和低濕地的汲水，以后又用于榨油和鋸木。只是由于蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，才使歐洲風(fēng)車數(shù)目急劇下降。數(shù)千年來，風(fēng)能技術(shù)開展緩慢，也沒有引起人們足夠的重視。但自1973

8、年世界石油危機(jī)以來，在常規(guī)能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下，風(fēng)能作為新能源的一局部才重新有了長足的開展。風(fēng)能作為一種無污染和可再生的新能源有著巨大的開展?jié)摿?，特別是對沿海島嶼，交通不便的遙遠(yuǎn)山區(qū)，地廣人稀的草原牧場，以及遠(yuǎn)離電網(wǎng)和近期內(nèi)電網(wǎng)還難以到達(dá)的農(nóng)村、邊疆，作為解決生產(chǎn)和生活能源的一種可靠途徑，有著十分重要的意義。 即使在興旺國家，風(fēng)能作為一種高效清潔的新能源也日益受到重視。中國風(fēng)力機(jī)的開展，在50年代末是各種木構(gòu)造的布篷式風(fēng)車，1959年僅XX省就有木風(fēng)車20多萬臺。到60年代中期主要是開展風(fēng)力提水機(jī)。70年代中期以后風(fēng)能開發(fā)利用列入“六五國家重點(diǎn)工程，得到迅速開展。進(jìn)

9、入80年代中期以后，中國先后從丹麥、比利時(shí)、瑞典、美國、德國引進(jìn)一批中、大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。在XX、XX的風(fēng)口及XX、XX、XX、XX的島嶼建立了8座示范性風(fēng)力發(fā)電場。1992年裝機(jī)容量已達(dá)8MW。XX達(dá)坂城的風(fēng)力發(fā)電場裝機(jī)容量已達(dá)3300kw，是全國目前最大的風(fēng)力發(fā)電場。至1990年底全國風(fēng)力提水的灌溉面積已達(dá)2.58萬畝。1997年新增風(fēng)力發(fā)電10萬kw。目前中國已研制出100多種不同型式、不同容量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，并初步形成了風(fēng)力機(jī)產(chǎn)業(yè)。盡管如此，與興旺國家相比，中國風(fēng)能的開發(fā)利用還相當(dāng)落后，不但開展速度緩慢而且技術(shù)落后，遠(yuǎn)沒有形成規(guī)模。在進(jìn)入21世紀(jì)時(shí)，中國應(yīng)在風(fēng)能的開發(fā)利用上加大投入力度

10、，使高效清潔的風(fēng)能能在中國能源的格局中占有應(yīng)有的地。利用形式風(fēng)能利用形式主要是將大氣運(yùn)動時(shí)所具有的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。風(fēng)就是水平運(yùn)動的空氣，空氣產(chǎn)生運(yùn)動，主要是由于地球上各緯度所承受的太陽輻射強(qiáng)度不同而形成的。在赤道和低緯度地區(qū)，太陽高度角大，日照時(shí)間長，太陽輻射強(qiáng)度強(qiáng)，地面和大氣承受的熱量多、溫度較高;在高緯度地區(qū)太陽高度角小，日照時(shí)間短，地面和大氣承受的熱量小，溫度低。這種高緯度與低緯度之間的溫度差異，形成了中國南北之間的氣壓梯度，使空氣作水平運(yùn)動。季風(fēng)理論上風(fēng)應(yīng)沿水平氣壓梯度方向吹，即垂直與等壓線從高壓向低壓吹，但是地球在自轉(zhuǎn)，使空氣水平運(yùn)動發(fā)生偏向的力，稱為地轉(zhuǎn)偏向力，這種力使北

11、半球氣流向右偏轉(zhuǎn)，南半球向左偏轉(zhuǎn)，所以地球大氣運(yùn)動除受氣壓梯度力外，還受地轉(zhuǎn)偏向力的影響。大氣真實(shí)運(yùn)動是這兩力的合力。實(shí)際上，地面風(fēng)不僅受這兩個(gè)力的支配，而且在很大程度上受海洋、地形的影響，山隘和海峽能改變氣流運(yùn)動的方向，還能使風(fēng)速增大，而丘陵、山地卻磨擦大使風(fēng)速減少，孤立山峰卻因海拔高使風(fēng)速增大。 因此，風(fēng)向和風(fēng)速的時(shí)空分布較為復(fù)雜。比方海陸差異對氣流運(yùn)動的影響，在冬季，大陸比海洋冷，大陸氣壓比海洋高，風(fēng)從大陸吹向海洋;夏季相反，大陸比海洋熱，風(fēng)從海洋吹向內(nèi)陸。這種隨季節(jié)轉(zhuǎn)換的風(fēng)，我們稱為季風(fēng)。海陸風(fēng)所謂的海陸風(fēng)也是白晝時(shí)，大陸上的氣流受熱膨脹上升至高空流向海洋，到海洋上空冷卻下沉

12、，在近地層海洋上的氣流吹向大陸，補(bǔ)償大陸的上升氣流，低層風(fēng)從海洋吹向大陸稱為海風(fēng) 風(fēng)能，夜間(冬季)時(shí)，情況相反，低層風(fēng)從大陸吹向海洋，稱為陸風(fēng)。 在山區(qū)由于熱力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡，夜間由平原或山坡吹向，前者稱谷風(fēng)，后者稱為山風(fēng)。這是由于白天山坡受熱快，溫度溫度高于山谷上方同高度的空氣溫度，坡地上的暖空氣從山坡流向谷地上方，谷地的空氣那么沿著山坡向上補(bǔ)充流失的空氣，這時(shí)由山谷吹向山坡的風(fēng)，稱為谷風(fēng)。夜間，山坡因輻射冷卻，其降溫速度比同高度的空氣較快，冷空氣沿坡地向下流入山谷，稱為山風(fēng)。當(dāng)太陽輻射能穿越地球大氣層時(shí)，大氣層約吸收2*1016W的能量，其中一小局

13、部轉(zhuǎn)變成空氣的動能。因?yàn)闊釒П葋啛釒蛰^多的太陽輻射能，產(chǎn)生大氣壓力差導(dǎo)致空氣流動而產(chǎn)生風(fēng)。至于局部地區(qū)，例如，在高山和深谷，在白天，高山頂上空氣受到陽光加熱而上升，深谷中冷空氣取而代之，因此，風(fēng)由深谷吹向高山;夜晚，高山上空氣散熱較快，于是風(fēng)由高山吹向深谷。另一例子，如在沿海地區(qū)，白天由于陸地與海洋的溫度差，而形成海風(fēng)吹向陸地;反之，晚上由陸地吹向海上。風(fēng)的能量地球吸收的太陽能有1%到3%轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，總量相當(dāng)于地球上所有植物通過光合作用吸收太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的50到100倍。 上了高空就會發(fā)現(xiàn)風(fēng)的能量，那兒有時(shí)速超過160公里 (100 英哩160 

14、km/h 100 mph)的強(qiáng)風(fēng)。這些風(fēng)的能量最后因和地表及大氣間的摩擦力而以各種熱能方式釋放。風(fēng)的成因：因太陽照射極地和赤道的不均勻使得地表的不受熱;地表溫的速度較海面快;大氣中同溫層如同天花板的效應(yīng)加速了氣體的對流;季節(jié)/的變化;科氏效應(yīng);月亮的反射比率，形成了風(fēng)。風(fēng)能可以通過風(fēng)車來提取。當(dāng)風(fēng)吹動風(fēng)輪時(shí)，風(fēng)力帶動風(fēng)輪繞軸旋轉(zhuǎn)，使得風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。而風(fēng)能轉(zhuǎn)化量直接與空氣密度、風(fēng)輪掃過的面積和風(fēng)速的平方成正比?？諝獾馁|(zhì)流穿越風(fēng)輪掃過的面積，隨著風(fēng)速以及空氣的密度而變化。舉例來說，在15癈 (59癋)的涼爽日子里，海平面空氣密度為每立方米 1.22

15、60;公斤(當(dāng)濕度增加時(shí)空氣密度會降低)。當(dāng)風(fēng)以秒速8米吹過直徑一百米的轉(zhuǎn)輪時(shí)，每秒能夠使1,000,000,000公斤的空氣穿越風(fēng)輪掃過的面積。指定質(zhì)量的動能與其速率之平方成正比。因?yàn)橘|(zhì)流與風(fēng)速呈線性增加，對風(fēng)輪有效用的風(fēng)能將會與風(fēng)速的立方成正比;本例子中風(fēng)吹送風(fēng)輪的功率，大約為2.5百萬瓦特。因?yàn)轱L(fēng)渦輪提取能量，空氣減速，導(dǎo)致它對傳播并且在風(fēng)渦輪附近在某種程度上牽制它。 德國物理學(xué)家，阿爾伯特Betz， 1919年確定風(fēng)渦輪可能提取至多將否那么流經(jīng)渦輪的橫斷面的59%能量。 不管渦輪的設(shè)計(jì)， Betz極限申請。 最近的工作在一個(gè)理論極限大約

16、30%旁邊為推進(jìn)器類型turbines。實(shí)際效率從1%范圍到20%為推進(jìn)器類型渦輪，并且是一樣高像35%為三維垂直軸渦輪像 Darrieus 或Gorlov渦輪。2002年在李大農(nóng)場設(shè)施在科羅拉多有風(fēng)變化，并且平均值為一個(gè)被測量的地點(diǎn)單獨(dú)不說明風(fēng)渦輪可能導(dǎo)致那里的相當(dāng)數(shù)量能量。 要估計(jì)風(fēng)速風(fēng)土學(xué)在一個(gè)特殊地點(diǎn)，概率分布作用經(jīng)常適合到被觀察的數(shù)據(jù)。 不同的地點(diǎn)將有不同的風(fēng)速發(fā)行。最頻繁用于的發(fā)行模型塑造風(fēng)速風(fēng)土學(xué)是二參量 Weibull distribution 因?yàn)樗芤勒崭鞣N各樣的發(fā)行形狀，從高斯到指數(shù)。Rayleigh&

17、#160;塑造，例子，其中被密謀在右邊反對實(shí)際被測量的數(shù)據(jù)集，是形狀參量合計(jì)2 Weibull作用的一個(gè)具體形式和非常嚴(yán)密反映每小時(shí)風(fēng)速的實(shí)際發(fā)行在許多地點(diǎn)。由于許多電能是由高風(fēng)速所產(chǎn)生，可用的能量多來自瞬間大的風(fēng)速。一大半可用的能量,卻只有占運(yùn)作時(shí)間的15%.所以無法像使用燃料的火力發(fā)電廠，可以依照用電需求來調(diào)整發(fā)電量。 由于風(fēng)速并非常數(shù),風(fēng)力發(fā)電整年的發(fā)電量不是標(biāo)示的發(fā)電率乘上所有的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間(一年內(nèi)).實(shí)際產(chǎn)生的值與理論值(最大值)稱為容量因子。安裝良好的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其容量因子可達(dá)35%.跟一般使用燃料的發(fā)電廠的渦輪機(jī)相比,標(biāo)示1000kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，每年可發(fā)的電量最

18、多到350kW.短時(shí)間的輸出功率是難以預(yù)測,但每年發(fā)電量的變化應(yīng)該幾個(gè)百分比之內(nèi)。 當(dāng)儲藏，如此的關(guān)于用唧筒抽水水力電氣的儲藏， 或其他形式的世代被用來 " 塑造 " 風(fēng)力量 (借著保證持續(xù)的遞送可信度)，商業(yè)的遞送代表大約 25% 的費(fèi)用增加,屈從的有活力的商業(yè)表現(xiàn)。海上風(fēng)能的開發(fā)中國10m高度層的風(fēng)能資源總儲量為32.26億kW，其中實(shí)際可開發(fā)利用的風(fēng)能資源儲量為2.53億kW。東南沿海及其附近島嶼是風(fēng)能資源豐富地區(qū)，有效風(fēng)能密度大于或等于200W/m2的等值線平行于海岸線;沿海島嶼有效風(fēng)能密度在300W/m2以上，全年中風(fēng)速大于或等于3m/s的時(shí)數(shù)約為70008000h，大于或等于6m/s的時(shí)數(shù)為4000h。XX北部、XX、XX北部也是中國風(fēng)能資源豐富地區(qū)，有效風(fēng)能密度為200300W/m2，全年中風(fēng)速大于或等于3m/s的時(shí)數(shù)為5000h以上，全年中風(fēng)速大于或等于6m/s的時(shí)數(shù)為3000h以上。XX、XX東部、XX北部及遼東半島的風(fēng)能資源也較好，有效風(fēng)能密度在200W/m2以