風(fēng)能基礎(chǔ)新能源課件

第三章風(fēng)能§3.1風(fēng)能基礎(chǔ)§3.2風(fēng)力發(fā)電§3.3風(fēng)力機(jī)的特性第1頁/共53頁第三章風(fēng)能§3.1風(fēng)能基礎(chǔ)第1頁/共53頁1§3.1風(fēng)能基礎(chǔ)風(fēng)的概述風(fēng)能風(fēng)能利用方式第2頁/共53頁§3.1風(fēng)能基礎(chǔ)風(fēng)的概述第2頁/共53頁23一、風(fēng)的概述太陽照射導(dǎo)致大氣溫差，形成壓差，最終導(dǎo)致大氣流動—風(fēng)流動的動能來自于密度不同或氣壓差異根本原因是太陽輻射日照強(qiáng)度日照時間1、風(fēng)的形成第3頁/共53頁3一、風(fēng)的概述太陽照射導(dǎo)致大氣溫差，形成壓差，最終導(dǎo)致大氣流4輻射越強(qiáng)，氣溫越高；輻射越弱，氣溫越低。緯度越低，氣溫越高；緯度越高，氣溫越低。氣溫越低，氣壓越高；氣溫越高，氣壓越低。大氣總是由氣壓高的地方，吹向氣壓低的地方，從而形成了風(fēng)。因此,風(fēng)的形成是空氣流動的結(jié)果。第4頁/共53頁4輻射越強(qiáng)，氣溫越高；輻射越弱，氣溫越低。第4頁/共53頁52、地球的氣壓帶和風(fēng)帶根據(jù)氣壓大小及其形成的風(fēng)，地球上形成了不同的氣壓帶和風(fēng)帶。分布著七個氣壓帶和六個風(fēng)帶。第5頁/共53頁52、地球的氣壓帶和風(fēng)帶根據(jù)氣壓大小及其形成的風(fēng)，地球上形6

赤道低氣壓帶副熱帶高氣壓帶（2個）副極地低氣壓帶（2個）極低高氣壓帶（2個）（1）氣壓帶第6頁/共53頁6赤道低氣壓帶（1）氣壓帶第6頁/共53頁7（2）風(fēng)帶

東北信風(fēng)帶東南信風(fēng)帶西風(fēng)帶（2個）極地東風(fēng)帶（2個）第7頁/共53頁7（2）風(fēng)帶東北信風(fēng)帶第7頁/共53頁8（3）大氣環(huán)流示意北緯30度至60度之間的大氣環(huán)流系統(tǒng)赤道與南北緯30度之間的大氣環(huán)流系統(tǒng)北緯60度至北極之間的大氣環(huán)流系統(tǒng)第8頁/共53頁8（3）大氣環(huán)流示意北緯30度至60度之間的大氣環(huán)流系統(tǒng)赤道9在一個大范圍地區(qū)內(nèi)，它的盛行風(fēng)向或氣壓系統(tǒng)明顯受季節(jié)變化，這種在一年內(nèi)隨著季節(jié)不同有規(guī)律轉(zhuǎn)變風(fēng)向的風(fēng)，稱為季風(fēng)。季風(fēng)盛行地區(qū)的氣候，成為季風(fēng)氣候。沙塵暴的發(fā)生3、季風(fēng)第9頁/共53頁9在一個大范圍地區(qū)內(nèi)，它的盛行風(fēng)向或氣壓系統(tǒng)明顯受季節(jié)變化，10氣壓地轉(zhuǎn)偏向力季節(jié)海陸差異——海陸風(fēng)地形差異——山谷風(fēng)風(fēng)隨高度變化的規(guī)律風(fēng)隨時間的變化4、影響風(fēng)的因素第10頁/共53頁10氣壓4、影響風(fēng)的因素第10頁/共53頁11（1）海陸風(fēng)有海陸差異的地區(qū)，白晝（夏季）時，大陸上的氣流受熱膨脹上升至高空流向海洋，到海洋上空冷卻下降，近海面上的空氣吹向大陸，補(bǔ)償大陸的上升氣流，稱為海風(fēng)。夜間（冬季）時，情況相反，低層空氣從大陸吹向海洋，成為陸風(fēng)。第11頁/共53頁11（1）海陸風(fēng)有海陸差異的地區(qū)，白晝（夏季）時，大陸上的氣12白晝海陸風(fēng)第12頁/共53頁12白晝海陸風(fēng)第12頁/共53頁夜間陸海風(fēng)

第13頁/共53頁夜間陸海風(fēng)第13頁/共53頁1314

在山區(qū)，由于白天山坡受熱快，溫度高于山谷同高度的空氣溫度，山坡上的暖空氣從坡地流向谷地上方，谷地的空氣則沿著山坡向上彌補(bǔ)流失的空氣，從而形成由山谷吹向山坡的風(fēng)，稱為谷風(fēng)。夜間，山坡因輻射冷卻，降溫快，冷空氣沿坡地流下山谷，稱為山風(fēng)。（2）山谷風(fēng)第14頁/共53頁14在山區(qū)，由于白天山坡受熱快，溫度高于山谷同高度的空氣溫15增溫快

（熱源）增溫快

（熱源）增溫慢

（冷源）谷風(fēng)谷風(fēng)的形成第15頁/共53頁15增溫快

（熱源）增溫快

（熱源）增溫慢

（冷源）谷風(fēng)谷風(fēng)降溫快（冷源）降溫快（冷源）降溫慢（熱源）山風(fēng)的形成第16頁/共53頁降溫快（冷源）降溫快（冷源）降溫慢（熱源）山風(fēng)的形成第16頁1617

高度對風(fēng)速的影響，其經(jīng)驗(yàn)公式很多，通常采用指數(shù)公式：（3）風(fēng)隨高度變化的規(guī)律n：經(jīng)驗(yàn)指數(shù)，取決于大氣穩(wěn)定度和地面粗糙度，大小約為1/2-1/8第17頁/共53頁17高度對風(fēng)速的影響，其經(jīng)驗(yàn)公式很多，通常18第18頁/共53頁18第18頁/共53頁（4）風(fēng)隨時間的變化一天中的變化：白天：地面空氣溫度升高，上下空氣熱交換，地面形成風(fēng)。夜間：地面附近空氣很快冷卻，對流停止，風(fēng)微弱。但高空空氣溫度較高，形成對流。測風(fēng)塔第19頁/共53頁（4）風(fēng)隨時間的變化一天中的變化：第19頁/共53頁1920(1)風(fēng)向(2)風(fēng)速5、描述風(fēng)的參數(shù)風(fēng)是矢量（Vector），既有大小，又有方向。第20頁/共53頁20(1)風(fēng)向5、描述風(fēng)的參數(shù)風(fēng)是矢量（Vector），既21（1）風(fēng)向的測量與表示方法風(fēng)向標(biāo)風(fēng)玫瑰圖第21頁/共53頁21（1）風(fēng)向的測量與表示方法風(fēng)向標(biāo)第21頁/共53頁風(fēng)玫瑰圖一個給定地點(diǎn)指定時間段內(nèi)風(fēng)向分布圖?？梢粤私獾剑褐鲗?dǎo)風(fēng)向和大小。16個方向長度與風(fēng)的頻度成正比指示風(fēng)速范圍靜風(fēng)放在中間第22頁/共53頁風(fēng)玫瑰圖一個給定地點(diǎn)指定時間段內(nèi)風(fēng)向分布圖。16個方向第222223（2）風(fēng)速的測量與表示方法風(fēng)速計(jì)風(fēng)速和風(fēng)級與風(fēng)速相對應(yīng)的氣象用語是風(fēng)級風(fēng)級與風(fēng)速的大小關(guān)系第23頁/共53頁23（2）風(fēng)速的測量與表示方法風(fēng)速計(jì)與風(fēng)速相對應(yīng)的氣象用24風(fēng)級風(fēng)速（m/s）形容00-0.2樹葉不動,無風(fēng)10.3-1.5樹葉略動,軟風(fēng)21.6-3.3樹葉動有微響,軟風(fēng)33.4-5.4細(xì)小的樹枝連也搖動不息,微風(fēng)45.5-7.9小樹枝搖動,和風(fēng)58.0-10.7大樹枝搖動,清勁風(fēng)610.8-13.8整棵樹搖動,強(qiáng)風(fēng)713.9-17.1小樹枝折斷,疾風(fēng)817.2-20.7大樹枝折斷,大風(fēng)920.8-24.4小樹被吹倒,烈風(fēng)1024.5-28.4碗口粗的樹木被吹倒,狂風(fēng)11-12大于28.4大樹被吹倒或連根拔起,暴風(fēng)颶風(fēng)第24頁/共53頁24風(fēng)級風(fēng)速（m/s）形容00-0.2樹葉不動,無風(fēng)10.325公式描述：第25頁/共53頁25公式描述：第25頁/共53頁26二、風(fēng)能（WindEnergy）運(yùn)動的空氣所具有的動能。1、風(fēng)能第26頁/共53頁26二、風(fēng)能（WindEnergy）運(yùn)動的空氣所具有的動能271、風(fēng)所具有的能量2、風(fēng)能密度2、風(fēng)能的表示方法單位時間垂直流過單位面積的風(fēng)能，又稱為風(fēng)功率密度。第27頁/共53頁271、風(fēng)所具有的能量2、風(fēng)能密度2、風(fēng)能的表示方法4、有效風(fēng)能密度在一定風(fēng)速范圍內(nèi)的風(fēng)能密度。3、平均風(fēng)能密度由于風(fēng)速是一個隨機(jī)性很大的量，必須通過一定時間的觀測來了解它的平均狀況。第28頁/共53頁4、有效風(fēng)能密度在一定風(fēng)速范圍內(nèi)的風(fēng)能密度。3、平均風(fēng)能密28293、風(fēng)能的特點(diǎn)

無污染可再生儲量巨大分布廣泛

不穩(wěn)定密度低地區(qū)差異大優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn):第29頁/共53頁293、風(fēng)能的特點(diǎn)無污染不穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn):第29頁/共5304、地球上的風(fēng)能資源據(jù)估計(jì)，地球上風(fēng)能約為2.74*109MW，可以利用的風(fēng)能為2*107MW，是地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。

第30頁/共53頁304、地球上的風(fēng)能資源據(jù)估計(jì)，地球上風(fēng)能約為2.7中國風(fēng)能資源居世界之首，中國陸地10M高度層的風(fēng)能總儲量為3.226*106MW，這個儲量稱作“理論可開發(fā)總量”，實(shí)際可開發(fā)的風(fēng)能資源儲量為2.53*105MW。我國風(fēng)能北方強(qiáng)而南方弱，沿海強(qiáng)而內(nèi)陸弱，平原強(qiáng)而山區(qū)弱，冬春強(qiáng)而夏秋弱。5、我國風(fēng)能資源第31頁/共53頁中國風(fēng)能資源居世界之首，中國陸地10M高度層的風(fēng)能總儲量為33132年有效風(fēng)能密度大小風(fēng)速>=3m/s的年累積小時數(shù)（1）區(qū)劃指標(biāo)

反映風(fēng)能資源多富的指標(biāo)第32頁/共53頁32年有效風(fēng)能密度大?。?）區(qū)劃指標(biāo)第32頁/共53頁33（a）風(fēng)能豐富區(qū)（Ⅰ）東南沿海、山東半島和遼東半島沿海區(qū)（ⅠA）三北地區(qū)（ⅠB）松花江下游區(qū)（ⅠC）（b）風(fēng)能較豐富區(qū)（Ⅱ）東南沿海內(nèi)陸和渤海沿海區(qū)（ⅡD）三北南部區(qū)（ⅡE）青藏高原區(qū)（ⅡF）（2）區(qū)域分布第33頁/共53頁33（a）風(fēng)能豐富區(qū)（Ⅰ）（2）區(qū)域分布第33頁/共53頁34（c）風(fēng)能可利用區(qū)（Ⅲ）兩廣沿海區(qū)（ⅢG）大小興安嶺區(qū)（ⅢH）中部地區(qū)（ⅢI）（d）風(fēng)能欠缺區(qū)（Ⅳ）川云貴和南嶺山地區(qū)（ⅣJ）雅魯藏布江和江都區(qū)（ⅣK）塔里木盆地西部區(qū)（ⅣL）第34頁/共53頁34（c）風(fēng)能可利用區(qū)（Ⅲ）第34頁/共53頁35第35頁/共53頁35第35頁/共53頁3000年前的商代：開始出現(xiàn)帆船；唐代：“乘風(fēng)破浪會有時，直掛云帆濟(jì)滄?！?；明代：鄭和下西洋；明代后：宋應(yīng)星《天工開物》有：“揚(yáng)郡以風(fēng)帆數(shù)扇，俟風(fēng)轉(zhuǎn)車，風(fēng)息則止”；方以智著的《物理小識》有：“用風(fēng)帆六幅，車水灌田，淮陽海皆為之”；中國沿海沿江地區(qū)的風(fēng)帆船和用風(fēng)力提水灌溉或制鹽的做法，一直延續(xù)到20世紀(jì)50年代；20世紀(jì)70年代，先后試制了1、2、10、12、18、20KW樣機(jī)，其中18KW機(jī)組于1972年7月安裝在浙江省紹興縣雄鵝峰上，1976年11月遷裝到嵊泗縣菜園鎮(zhèn)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，一直運(yùn)行到1986年8月。6、中國利用風(fēng)能歷史第36頁/共53頁3000年前的商代：開始出現(xiàn)帆船；6、中國利用風(fēng)能歷史第363637中國古代風(fēng)車第37頁/共53頁37中國古代風(fēng)車第37頁/共53頁鄭和下西洋（風(fēng)帆推動船舶前進(jìn)）第38頁/共53頁鄭和下西洋（風(fēng)帆推動船舶前進(jìn)）第38頁/共53頁387、歐洲利用風(fēng)能的歷史12世紀(jì)風(fēng)車從中東傳入歐洲；16世紀(jì)，荷蘭人利用風(fēng)車排水、與海爭地，在低洼的海灘上建國立業(yè)；在蒸汽機(jī)出現(xiàn)之前，風(fēng)力機(jī)械是動力機(jī)械的一大支柱，但因競爭不過蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等而被淘汰；19世紀(jì)丹麥人首先研制了風(fēng)力發(fā)電機(jī)；1891年，丹麥建成世界第一座風(fēng)力發(fā)電站，單機(jī)容量９KW；20世紀(jì)70年代后，風(fēng)力發(fā)電蓬勃發(fā)展；21世紀(jì)中葉，風(fēng)能成為世界能源供應(yīng)的支柱之一。第39頁/共53頁7、歐洲利用風(fēng)能的歷史12世紀(jì)風(fēng)車從中東傳入歐洲；第39頁/39

5000年前的埃及壁畫

公元前600年風(fēng)車第40頁/共53頁5000年前的埃及壁畫公元前600年風(fēng)車第40頁404118世紀(jì)的荷蘭風(fēng)車

美國的風(fēng)車抽水第41頁/共53頁4118世紀(jì)的荷蘭風(fēng)車美國的風(fēng)車抽水第41頁/共第一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)20世紀(jì)80年代美國California的風(fēng)電場第42頁/共53頁第一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)20世紀(jì)80年代美國California的風(fēng)42三、風(fēng)能利用方式風(fēng)能是利用風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能、熱能、機(jī)械能等各種形式的能量。主要利用方式：風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力泵水風(fēng)帆助航風(fēng)力致熱第43頁/共53頁三、風(fēng)能利用方式風(fēng)能是利用風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能、熱能、第4431、風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電通常有三種運(yùn)行方式。獨(dú)立運(yùn)行方式，通常是一臺小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)向一戶或幾戶提供電力，它用蓄電池蓄能，以保證無風(fēng)時的用電；風(fēng)力發(fā)電與其它發(fā)電方式（如柴油機(jī)發(fā)電）相結(jié)合，向一個單位或一個村莊或一個海島供電；風(fēng)力發(fā)電并入常規(guī)電網(wǎng)運(yùn)行，向大電網(wǎng)提供電力，常常是一處風(fēng)場安裝幾十臺甚至幾百臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這是風(fēng)力發(fā)電的主要發(fā)展方向。第44頁/共53頁1、風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電通常有三種運(yùn)行方式。第44頁/共53頁44風(fēng)力發(fā)電第45頁/共53頁風(fēng)力發(fā)電第45頁/共53頁45海上風(fēng)力發(fā)電第46頁/共53頁海上風(fēng)力發(fā)電第46頁/共53頁462、風(fēng)力泵水采用風(fēng)輪，傳動裝置將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，將水由深井中的水壓管中抽出。風(fēng)力提水機(jī)

3噸/小時-15噸/小時風(fēng)力提水機(jī)

15噸/小時-50噸/小時第47頁/共53頁2、風(fēng)力泵水采用風(fēng)輪，傳動裝置將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，將水由深井47現(xiàn)代風(fēng)力泵水機(jī)根據(jù)用途可以分為兩類：一類是高揚(yáng)程小流量的風(fēng)力泵水機(jī)，它與活塞泵相配提取深井地下水，主要由于草原、牧區(qū)，為人畜提供飲水；另一類是低揚(yáng)程大流量的風(fēng)力泵水機(jī)，它與螺旋泵相配，提取河水、湖水或海水，主要由于農(nóng)田灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖或制鹽。第48頁/共53頁現(xiàn)代風(fēng)力泵水機(jī)根據(jù)用途可以分為兩類：第48頁/共53頁483、風(fēng)力助航為節(jié)約燃油和提高航速，風(fēng)帆助航也得到了發(fā)展。航運(yùn)大國日本已經(jīng)在萬噸級貨船上采用電腦控制的風(fēng)帆助航，節(jié)油率達(dá)15%。第49頁/共53頁3、風(fēng)力助航為節(jié)約燃油和提高航速，風(fēng)帆助航也得到了發(fā)第49頁494、風(fēng)力致熱“風(fēng)力致熱”是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成熱能。三種轉(zhuǎn)換方法。一是風(fēng)力機(jī)發(fā)電，再將電能通過電阻絲發(fā)熱，變成熱能，由于風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的效率較低，因此從能量利用的角度來看，該方法不可取。二是由風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成空氣壓縮能，再轉(zhuǎn)換成熱能，即由風(fēng)力機(jī)帶動一離心壓縮機(jī)，對空氣進(jìn)行絕熱壓縮再而放出熱能。三是將風(fēng)力機(jī)直接轉(zhuǎn)換成熱能。顯然第三種方法致熱效率最高。風(fēng)力機(jī)直接轉(zhuǎn)換熱能也有多種方法。最簡單的是攪拌液體致熱，即風(fēng)力機(jī)帶動攪拌器轉(zhuǎn)動，從而使液體（水或油）變熱。第50頁/共53頁4、風(fēng)力致熱“風(fēng)力致熱”是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成熱能。第50頁/共5350太陽能利用有哪些基本方法？簡述其工作原理。班級，姓名，學(xué)號！第51頁/共53頁太陽能利用有哪些基本方法？簡述其工作原理。第51頁/共53頁51謝謝大家！第52頁/共53頁謝謝大家！第52頁/共53頁52感謝觀看！第53頁/共53頁感謝觀看！第53頁/共53頁53第三章風(fēng)能§3.1風(fēng)能基礎(chǔ)§3.2風(fēng)力發(fā)電§3.3風(fēng)力機(jī)的特性第1頁/共53頁第三章風(fēng)能§3.1風(fēng)能基礎(chǔ)第1頁/共53頁54§3.1風(fēng)能基礎(chǔ)風(fēng)的概述風(fēng)能風(fēng)能利用方式第2頁/共53頁§3.1風(fēng)能基礎(chǔ)風(fēng)的概述第2頁/共53頁5556一、風(fēng)的概述太陽照射導(dǎo)致大氣溫差，形成壓差，最終導(dǎo)致大氣流動—風(fēng)流動的動能來自于密度不同或氣壓差異根本原因是太陽輻射日照強(qiáng)度日照時間1、風(fēng)的形成第3頁/共53頁3一、風(fēng)的概述太陽照射導(dǎo)致大氣溫差，形成壓差，最終導(dǎo)致大氣流57輻射越強(qiáng)，氣溫越高；輻射越弱，氣溫越低。緯度越低，氣溫越高；緯度越高，氣溫越低。氣溫越低，氣壓越高；氣溫越高，氣壓越低。大氣總是由氣壓高的地方，吹向氣壓低的地方，從而形成了風(fēng)。因此,風(fēng)的形成是空氣流動的結(jié)果。第4頁/共53頁4輻射越強(qiáng)，氣溫越高；輻射越弱，氣溫越低。第4頁/共53頁582、地球的氣壓帶和風(fēng)帶根據(jù)氣壓大小及其形成的風(fēng)，地球上形成了不同的氣壓帶和風(fēng)帶。分布著七個氣壓帶和六個風(fēng)帶。第5頁/共53頁52、地球的氣壓帶和風(fēng)帶根據(jù)氣壓大小及其形成的風(fēng)，地球上形59

赤道低氣壓帶副熱帶高氣壓帶（2個）副極地低氣壓帶（2個）極低高氣壓帶（2個）（1）氣壓帶第6頁/共53頁6赤道低氣壓帶（1）氣壓帶第6頁/共53頁60（2）風(fēng)帶

東北信風(fēng)帶東南信風(fēng)帶西風(fēng)帶（2個）極地東風(fēng)帶（2個）第7頁/共53頁7（2）風(fēng)帶東北信風(fēng)帶第7頁/共53頁61（3）大氣環(huán)流示意北緯30度至60度之間的大氣環(huán)流系統(tǒng)赤道與南北緯30度之間的大氣環(huán)流系統(tǒng)北緯60度至北極之間的大氣環(huán)流系統(tǒng)第8頁/共53頁8（3）大氣環(huán)流示意北緯30度至60度之間的大氣環(huán)流系統(tǒng)赤道62在一個大范圍地區(qū)內(nèi)，它的盛行風(fēng)向或氣壓系統(tǒng)明顯受季節(jié)變化，這種在一年內(nèi)隨著季節(jié)不同有規(guī)律轉(zhuǎn)變風(fēng)向的風(fēng)，稱為季風(fēng)。季風(fēng)盛行地區(qū)的氣候，成為季風(fēng)氣候。沙塵暴的發(fā)生3、季風(fēng)第9頁/共53頁9在一個大范圍地區(qū)內(nèi)，它的盛行風(fēng)向或氣壓系統(tǒng)明顯受季節(jié)變化，63氣壓地轉(zhuǎn)偏向力季節(jié)海陸差異——海陸風(fēng)地形差異——山谷風(fēng)風(fēng)隨高度變化的規(guī)律風(fēng)隨時間的變化4、影響風(fēng)的因素第10頁/共53頁10氣壓4、影響風(fēng)的因素第10頁/共53頁64（1）海陸風(fēng)有海陸差異的地區(qū)，白晝（夏季）時，大陸上的氣流受熱膨脹上升至高空流向海洋，到海洋上空冷卻下降，近海面上的空氣吹向大陸，補(bǔ)償大陸的上升氣流，稱為海風(fēng)。夜間（冬季）時，情況相反，低層空氣從大陸吹向海洋，成為陸風(fēng)。第11頁/共53頁11（1）海陸風(fēng)有海陸差異的地區(qū)，白晝（夏季）時，大陸上的氣65白晝海陸風(fēng)第12頁/共53頁12白晝海陸風(fēng)第12頁/共53頁夜間陸海風(fēng)

第13頁/共53頁夜間陸海風(fēng)第13頁/共53頁6667

在山區(qū)，由于白天山坡受熱快，溫度高于山谷同高度的空氣溫度，山坡上的暖空氣從坡地流向谷地上方，谷地的空氣則沿著山坡向上彌補(bǔ)流失的空氣，從而形成由山谷吹向山坡的風(fēng)，稱為谷風(fēng)。夜間，山坡因輻射冷卻，降溫快，冷空氣沿坡地流下山谷，稱為山風(fēng)。（2）山谷風(fēng)第14頁/共53頁14在山區(qū)，由于白天山坡受熱快，溫度高于山谷同高度的空氣溫68增溫快

（熱源）增溫快

（熱源）增溫慢

（冷源）谷風(fēng)谷風(fēng)的形成第15頁/共53頁15增溫快

（熱源）增溫快

（熱源）增溫慢

（冷源）谷風(fēng)谷風(fēng)降溫快（冷源）降溫快（冷源）降溫慢（熱源）山風(fēng)的形成第16頁/共53頁降溫快（冷源）降溫快（冷源）降溫慢（熱源）山風(fēng)的形成第16頁6970

高度對風(fēng)速的影響，其經(jīng)驗(yàn)公式很多，通常采用指數(shù)公式：（3）風(fēng)隨高度變化的規(guī)律n：經(jīng)驗(yàn)指數(shù)，取決于大氣穩(wěn)定度和地面粗糙度，大小約為1/2-1/8第17頁/共53頁17高度對風(fēng)速的影響，其經(jīng)驗(yàn)公式很多，通常71第18頁/共53頁18第18頁/共53頁（4）風(fēng)隨時間的變化一天中的變化：白天：地面空氣溫度升高，上下空氣熱交換，地面形成風(fēng)。夜間：地面附近空氣很快冷卻，對流停止，風(fēng)微弱。但高空空氣溫度較高，形成對流。測風(fēng)塔第19頁/共53頁（4）風(fēng)隨時間的變化一天中的變化：第19頁/共53頁7273(1)風(fēng)向(2)風(fēng)速5、描述風(fēng)的參數(shù)風(fēng)是矢量（Vector），既有大小，又有方向。第20頁/共53頁20(1)風(fēng)向5、描述風(fēng)的參數(shù)風(fēng)是矢量（Vector），既74（1）風(fēng)向的測量與表示方法風(fēng)向標(biāo)風(fēng)玫瑰圖第21頁/共53頁21（1）風(fēng)向的測量與表示方法風(fēng)向標(biāo)第21頁/共53頁風(fēng)玫瑰圖一個給定地點(diǎn)指定時間段內(nèi)風(fēng)向分布圖。可以了解到：主導(dǎo)風(fēng)向和大小。16個方向長度與風(fēng)的頻度成正比指示風(fēng)速范圍靜風(fēng)放在中間第22頁/共53頁風(fēng)玫瑰圖一個給定地點(diǎn)指定時間段內(nèi)風(fēng)向分布圖。16個方向第227576（2）風(fēng)速的測量與表示方法風(fēng)速計(jì)風(fēng)速和風(fēng)級與風(fēng)速相對應(yīng)的氣象用語是風(fēng)級風(fēng)級與風(fēng)速的大小關(guān)系第23頁/共53頁23（2）風(fēng)速的測量與表示方法風(fēng)速計(jì)與風(fēng)速相對應(yīng)的氣象用77風(fēng)級風(fēng)速（m/s）形容00-0.2樹葉不動,無風(fēng)10.3-1.5樹葉略動,軟風(fēng)21.6-3.3樹葉動有微響,軟風(fēng)33.4-5.4細(xì)小的樹枝連也搖動不息,微風(fēng)45.5-7.9小樹枝搖動,和風(fēng)58.0-10.7大樹枝搖動,清勁風(fēng)610.8-13.8整棵樹搖動,強(qiáng)風(fēng)713.9-17.1小樹枝折斷,疾風(fēng)817.2-20.7大樹枝折斷,大風(fēng)920.8-24.4小樹被吹倒,烈風(fēng)1024.5-28.4碗口粗的樹木被吹倒,狂風(fēng)11-12大于28.4大樹被吹倒或連根拔起,暴風(fēng)颶風(fēng)第24頁/共53頁24風(fēng)級風(fēng)速（m/s）形容00-0.2樹葉不動,無風(fēng)10.378公式描述：第25頁/共53頁25公式描述：第25頁/共53頁79二、風(fēng)能（WindEnergy）運(yùn)動的空氣所具有的動能。1、風(fēng)能第26頁/共53頁26二、風(fēng)能（WindEnergy）運(yùn)動的空氣所具有的動能801、風(fēng)所具有的能量2、風(fēng)能密度2、風(fēng)能的表示方法單位時間垂直流過單位面積的風(fēng)能，又稱為風(fēng)功率密度。第27頁/共53頁271、風(fēng)所具有的能量2、風(fēng)能密度2、風(fēng)能的表示方法4、有效風(fēng)能密度在一定風(fēng)速范圍內(nèi)的風(fēng)能密度。3、平均風(fēng)能密度由于風(fēng)速是一個隨機(jī)性很大的量，必須通過一定時間的觀測來了解它的平均狀況。第28頁/共53頁4、有效風(fēng)能密度在一定風(fēng)速范圍內(nèi)的風(fēng)能密度。3、平均風(fēng)能密81823、風(fēng)能的特點(diǎn)

無污染可再生儲量巨大分布廣泛

不穩(wěn)定密度低地區(qū)差異大優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn):第29頁/共53頁293、風(fēng)能的特點(diǎn)無污染不穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn):第29頁/共5834、地球上的風(fēng)能資源據(jù)估計(jì)，地球上風(fēng)能約為2.74*109MW，可以利用的風(fēng)能為2*107MW，是地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。

第30頁/共53頁304、地球上的風(fēng)能資源據(jù)估計(jì)，地球上風(fēng)能約為2.7中國風(fēng)能資源居世界之首，中國陸地10M高度層的風(fēng)能總儲量為3.226*106MW，這個儲量稱作“理論可開發(fā)總量”，實(shí)際可開發(fā)的風(fēng)能資源儲量為2.53*105MW。我國風(fēng)能北方強(qiáng)而南方弱，沿海強(qiáng)而內(nèi)陸弱，平原強(qiáng)而山區(qū)弱，冬春強(qiáng)而夏秋弱。5、我國風(fēng)能資源第31頁/共53頁中國風(fēng)能資源居世界之首，中國陸地10M高度層的風(fēng)能總儲量為38485年有效風(fēng)能密度大小風(fēng)速>=3m/s的年累積小時數(shù)（1）區(qū)劃指標(biāo)

反映風(fēng)能資源多富的指標(biāo)第32頁/共53頁32年有效風(fēng)能密度大小（1）區(qū)劃指標(biāo)第32頁/共53頁86（a）風(fēng)能豐富區(qū)（Ⅰ）東南沿海、山東半島和遼東半島沿海區(qū)（ⅠA）三北地區(qū)（ⅠB）松花江下游區(qū)（ⅠC）（b）風(fēng)能較豐富區(qū)（Ⅱ）東南沿海內(nèi)陸和渤海沿海區(qū)（ⅡD）三北南部區(qū)（ⅡE）青藏高原區(qū)（ⅡF）（2）區(qū)域分布第33頁/共53頁33（a）風(fēng)能豐富區(qū)（Ⅰ）（2）區(qū)域分布第33頁/共53頁87（c）風(fēng)能可利用區(qū)（Ⅲ）兩廣沿海區(qū)（ⅢG）大小興安嶺區(qū)（ⅢH）中部地區(qū)（ⅢI）（d）風(fēng)能欠缺區(qū)（Ⅳ）川云貴和南嶺山地區(qū)（ⅣJ）雅魯藏布江和江都區(qū)（ⅣK）塔里木盆地西部區(qū)（ⅣL）第34頁/共53頁34（c）風(fēng)能可利用區(qū)（Ⅲ）第34頁/共53頁88第35頁/共53頁35第35頁/共53頁3000年前的商代：開始出現(xiàn)帆船；唐代：“乘風(fēng)破浪會有時，直掛云帆濟(jì)滄?！?；明代：鄭和下西洋；明代后：宋應(yīng)星《天工開物》有：“揚(yáng)郡以風(fēng)帆數(shù)扇，俟風(fēng)轉(zhuǎn)車，風(fēng)息則止”；方以智著的《物理小識》有：“用風(fēng)帆六幅，車水灌田，淮陽海皆為之”；中國沿海沿江地區(qū)的風(fēng)帆船和用風(fēng)力提水灌溉或制鹽的做法，一直延續(xù)到20世紀(jì)50年代；20世紀(jì)70年代，先后試制了1、2、10、12、18、20KW樣機(jī)，其中18KW機(jī)組于1972年7月安裝在浙江省紹興縣雄鵝峰上，1976年11月遷裝到嵊泗縣菜園鎮(zhèn)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，一直運(yùn)行到1986年8月。6、中國利用風(fēng)能歷史第36頁/共53頁3000年前的商代：開始出現(xiàn)帆船；6、中國利用風(fēng)能歷史第368990中國古代風(fēng)車第37頁/共53頁37中國古代風(fēng)車第37頁/共53頁鄭和下西洋（風(fēng)帆推動船舶前進(jìn)）第38頁/共53頁鄭和下西洋（風(fēng)帆推動船舶前進(jìn)）第38頁/共53頁917、歐洲利用風(fēng)能的歷史12世紀(jì)風(fēng)車從中東傳入歐洲；16世紀(jì)，荷蘭人利用風(fēng)車排水、與海爭地，在低洼的海灘上建國立業(yè)；在蒸汽機(jī)出現(xiàn)之前，風(fēng)力機(jī)械是動力機(jī)械的一大支柱，但因競爭不過蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等而被淘汰；19世紀(jì)丹麥人首先研制了風(fēng)力發(fā)電機(jī)；1891年，丹麥建成世界第一座風(fēng)力發(fā)電站，單機(jī)容量９KW；20世紀(jì)70年代后，風(fēng)力發(fā)電蓬勃發(fā)展；21世紀(jì)中葉，風(fēng)能成為世界能源供應(yīng)的支柱之一。第39頁/共53頁7、歐洲利用風(fēng)能的歷史12世紀(jì)風(fēng)車從中東傳入歐洲；第39頁/92

5000年前的埃及壁畫

公元前600年風(fēng)車第40頁/共53頁5000年前的埃及壁畫公元前600年風(fēng)車第40頁939418世紀(jì)的荷蘭風(fēng)車

美國的風(fēng)車抽水第41頁/共53頁4118世紀(jì)的荷蘭風(fēng)車美國的風(fēng)車抽水第41頁/共第一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)20世紀(jì)80年代美國California的風(fēng)電場第42頁/共53頁第一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)20世紀(jì)80年代美國California的風(fēng)95三、風(fēng)能利用方式風(fēng)能是利用風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能、熱能、機(jī)械能等各種形式的