風(fēng)能的基本特征

風(fēng)能的基本特征-風(fēng)能的計算一個國家的風(fēng)能資源狀況是由該國的地理位置、季節(jié)、地形等特點決定的。目前通常采用的評價風(fēng)能資源開發(fā)利用潛力的主要指標(biāo)是有效風(fēng)能密度和年有效風(fēng)速時數(shù)。有效風(fēng)速是指3?20m/s的風(fēng)速，有效風(fēng)能密度是根據(jù)有效風(fēng)速計算的風(fēng)能密度。風(fēng)能的大小實際就是氣流流過的動能，總體上說，風(fēng)能大小與風(fēng)速和風(fēng)能密度有關(guān)，但是計算起來二者不是相等的關(guān)系。必須指出，風(fēng)的能量大小與風(fēng)速是成立方關(guān)系，也就是說，在風(fēng)能密度沒有多大變化時，風(fēng)速的大小將是風(fēng)能的決定因素。風(fēng)能大小與氣流通過的面積、空氣密度和氣流速度的立方成正比。因此，在風(fēng)能計算中，最重要的因素是風(fēng)速，風(fēng)速取值準(zhǔn)確與否對風(fēng)能的估計有決定性作用，風(fēng)速大1倍，風(fēng)能可以大8倍。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索風(fēng)能的基本特征——風(fēng)速各地風(fēng)能資源的多少，主要取決于該地每年刮風(fēng)的時間長短和風(fēng)的強(qiáng)度如何。所以在談這個問題之前要涉及到一些關(guān)于風(fēng)能的最基本知識，了解風(fēng)的某些特性，例如風(fēng)速、風(fēng)級、風(fēng)能密度等。風(fēng)的大小常用風(fēng)的速度來衡量，風(fēng)速是單位時間內(nèi)空氣在水平方向上所移動的距離。專門測量風(fēng)速的儀器，有旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速計、散熱式風(fēng)速計和聲學(xué)風(fēng)速計等。它是計算在單位時間內(nèi)風(fēng)的行程，常以m/s、km/h、mile/h等來表示。因為風(fēng)是不恒定的，所以風(fēng)速經(jīng)常變化，甚至瞬息萬變。風(fēng)速是風(fēng)速儀在一個極短時間內(nèi)測到的瞬時風(fēng)速。若在指定的一段時間內(nèi)測得多次瞬時風(fēng)速，將它平均計算起來，就得到平均風(fēng)速。例如日平均風(fēng)速、月平均風(fēng)速或年平均風(fēng)速等。當(dāng)然，風(fēng)速儀設(shè)置的高度不同，所得風(fēng)速結(jié)果也不同，它是隨高度升高而增強(qiáng)的。通常測風(fēng)高度為10m。根據(jù)風(fēng)的氣候特點，一般選取年風(fēng)速資料中年平均風(fēng)速最大、最小和中間的三個年份為代表年份，分別計算該三個年份的風(fēng)功率密度然后加以平均，其結(jié)果可以作為當(dāng)?shù)爻Ｄ昶骄?。風(fēng)速是一個隨機(jī)性很大的量，必須通過一定長度時間的觀測計算出平均風(fēng)功率密度。對于風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置而言，可利用的風(fēng)能是在“啟動風(fēng)速”到“停機(jī)風(fēng)速”之間的風(fēng)速段，這個范圍的風(fēng)能即'有效風(fēng)能”，該風(fēng)速范圍內(nèi)的平均風(fēng)功率密度稱為“有效風(fēng)功率密度”。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索風(fēng)能的基本特征一風(fēng)級風(fēng)級是根據(jù)風(fēng)對地面或海面物體影響而引起的各種現(xiàn)象，按風(fēng)力的強(qiáng)度等級來估計風(fēng)力的大小。早在1805年，英國人蒲褐就擬定了風(fēng)速的等級，國際上稱為，蒲褐風(fēng)級”。自1946年以來風(fēng)力等級又做了一些修訂，由13個等級改為18個等級，實際上應(yīng)用的還是0~12級的風(fēng)速，所以最大的風(fēng)速人們常說刮12級臺風(fēng)。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索風(fēng)能的基本特征一風(fēng)能密度通過單位截面積的風(fēng)所含的能量稱為風(fēng)能密度，常以w/m2來表示。風(fēng)能密度是決定風(fēng)能潛力大小的重要因素。風(fēng)能密度和空氣的密度有直接關(guān)系，而空氣的密度則取決于氣壓和溫度。因此，不同地方、不同條件的風(fēng)能密度是不同的。一般說，海邊地勢低，氣壓高，空氣密度大，風(fēng)能密度也就高。在這種情況下，若有適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速，風(fēng)能潛力自然大。高山氣壓低，空氣稀薄，風(fēng)能密度就小些。但是如果高山風(fēng)速大，氣溫低，仍然會有相當(dāng)?shù)娘L(fēng)能潛力。所以說，風(fēng)能密度大，風(fēng)速又大，則風(fēng)能潛力最好。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索風(fēng)力發(fā)電蓄能方式——電解水制氫蓄能眾所周知，電解水可以制氫，而且氫可以貯存，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中采用電解水制氫蓄能，就是在用電負(fù)荷小時，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提供的多余電能用來電解水，使氫和氧分離，把電能貯存起來。當(dāng)用電負(fù)荷增大，風(fēng)力減弱或無風(fēng)時，使貯存的氫和氧在燃料電池中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而直接產(chǎn)生電能，繼續(xù)向負(fù)荷供電，從而保證供電的連續(xù)性。故這種蓄能方式是將隨機(jī)的不可貯存的風(fēng)能轉(zhuǎn)換為氫能貯存起來，而制氫、貯氫及燃料電池則是這種蓄能方式的關(guān)鍵技術(shù)和部件。燃料電池是一種化學(xué)電池。其作用原理是把燃料氧化時所釋放出來的能量通過化學(xué)變化轉(zhuǎn)化為電能。在以氫作燃料時，就是利用氫和氧化合時的化學(xué)變化所釋放出來的化學(xué)能，通過電極反應(yīng)，直接轉(zhuǎn)化為電能。從反應(yīng)式看出，除產(chǎn)生電能外，只產(chǎn)生水。因此，利用燃料電池發(fā)電是一種清潔的發(fā)電方式，而且由于沒有運動條件，工作起來更安全可靠。利用燃電池發(fā)電的效率很高，例如堿性燃料電池的發(fā)電效率可達(dá)50%?70%。在這種蓄能方式中，氫的貯存也是一個重要環(huán)節(jié)。貯氫技術(shù)有多種形式，其中以金屬氧化物貯氫最好，其貯氫密度高，優(yōu)于氣體貯氫及液態(tài)貯氫，不需要高壓和絕熱的容器，安全性能好。近年國外還研制出一種再生式燃料電池，這種燃料電池既能利用氫氧化合直接產(chǎn)生電能，反過來應(yīng)用它也可以電解水而產(chǎn)生氫和氧。毫無疑問，電制水制氫蓄能是一種高效、清潔、無污染、工作安全、壽命長的蓄能方式。但燃料電池及貯氫裝置的費用則較貴文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索風(fēng)力發(fā)電蓄能方式一水蓄能這種蓄能方式在地形條件合適的地區(qū)可以采用所謂地形條件合適就是在安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)的地點附近有高地在高地處可以建造蓄水池或水庫而在低地處有水當(dāng)風(fēng)力強(qiáng)而用電負(fù)荷所需要的電能少時風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的多余的電能驅(qū)動抽水機(jī)將低地處的水抽到高處的蓄水池或水庫中轉(zhuǎn)換為水的位能儲存起來在無風(fēng)期或是風(fēng)力較弱時則將高地蓄水池或水庫中儲存的水釋放出來流向低地水池利用水流的動能推動水輪機(jī)轉(zhuǎn)動并帶動與之連接的發(fā)電機(jī)發(fā)電從而保證用電負(fù)荷不斷電實際上這時已是風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電同時運行共同向負(fù)荷供電當(dāng)然在無風(fēng)期只要是在高地蓄水池或水庫中有一定的蓄水量就可靠水力發(fā)電來維持供電。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索風(fēng)力發(fā)電蓄能方式 蓄電池蓄能在獨立運行的小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，廣泛使用蓄電池作為蓄能裝置。蓄電池的作用是當(dāng)風(fēng)力較強(qiáng)或用電負(fù)荷減小時，可以將來自風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能中的一部分蓄存在蓄電池中，也就是向蓄電池充電。當(dāng)風(fēng)力較弱，無風(fēng)或用電負(fù)荷增大時，蓄存在蓄電池中的電能向負(fù)荷供電，以補(bǔ)足風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)電能的不足，達(dá)到維持向負(fù)荷持續(xù)穩(wěn)定供電的作用。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中常用的蓄電池有鉛酸電池（亦稱鉛蓄電池）和鎳鎘電池（亦稱堿性蓄電池）。單格鉛酸蓄電池的電動勢約為2V，單格堿性蓄電池的電動勢約為1.2v左右，將多個單格蓄電池串聯(lián)組成蓄電池組，可獲得不同的蓄電池組電勢。例如12、24、36v等。當(dāng)外電路閉合時，蓄電池正負(fù)兩極間的電位差即為蓄電池的端電壓（亦稱電壓），蓄電池的端電壓在充電和放電過程中，電壓是不相同。充電時蓄電池的電壓高于其電動勢，放電時蓄電池的電壓低于其電動勢，這是因為蓄電池有內(nèi)阻的緣故，且蓄電池的內(nèi)阻隨溫度的變化比較明顯。蓄電池的容量以Ah表示。容量為100Ah的蓄電池代表該蓄電池，若放電電流為10A可連續(xù)放電10h，若放電電流為5A，則可連續(xù)放電20h。在放電過程中，蓄電池的電壓隨著放電而逐漸降低。放電時鉛酸蓄電池的電壓不能低于1.4?1.8v，堿性蓄電池的電壓不能低于0.8?1.1v。蓄電池放電時的最佳電流值為10h放電率電流蓄電池的最佳充電電流值等于其最佳放電電流值。蓄電池經(jīng)過多次充電及放電以后，其容量會降低當(dāng)蓄電池的容量降低到其額定值的80%以下時，就不能再使用了，也就是蓄電池有一定的使用壽命。影響蓄電池壽命的因素很多，如充電或放電過度，蓄電池的電解液濃度太大或純度降低以及在高溫環(huán)境下使用等都會使蓄電池的性能變壞、降低蓄電池的使用壽命。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索風(fēng)力發(fā)電蓄能方式——飛輪蓄能從運動力學(xué)知道，做旋轉(zhuǎn)運動的物體皆具有動能，此動能也稱為旋轉(zhuǎn)的慣性能。這部分增加的動能即儲存在旋轉(zhuǎn)體中，反之，若旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)角速度減小，則有部分旋轉(zhuǎn)的慣性動能被釋放出來，同時由動力學(xué)原理知，旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)動慣量與旋轉(zhuǎn)物體的重力及旋轉(zhuǎn)部分的慣性直徑有關(guān)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中采用飛輪蓄能，即是在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸系上安裝一個飛輪，利用飛輪旋轉(zhuǎn)時的慣性儲能原理。當(dāng)風(fēng)力強(qiáng)時，風(fēng)能即以動能的形式儲存在飛輪中，當(dāng)風(fēng)力弱時，儲存在飛輪中的動能則釋放出來驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。采用飛輪蓄能可以平抑由于風(fēng)力起伏而引起的發(fā)電機(jī)輸出電能的波動改善電能的質(zhì)量。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中采用的飛輪，一般多由鋼制成，飛輪的尺寸大小則視系統(tǒng)所需儲存和釋放能量的多少而定。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索風(fēng)力發(fā)電蓄能方式一一壓縮空氣蓄能與抽水蓄