风,起源于太阳,风能是太阳能的一部分。顾名思义,要想获得风能就先要有风。风能是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量,即为空气流所具有的动能。由能量公式,我们可以知道速度越大,能量就越大。而风又是如何产生的呢,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。风能归根到底也是来源于太阳能。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。所以如果我们能很好地利用它,将会产生巨大的经济效益。
风能作为一种天然能源,与其他能源尤其是矿物能源相比,它有如下几个特点:
(1) 蕴藏量丰富。大家都知道与常规能源相比,水能巨大,殊不知风能是全球水能的10倍多,我国仅陆地上就有风能资源大约1.6×109kW。
(2) 可以再生,永不枯竭。风能是太阳能的变异,只要太阳和地球存在,就有风能,它取之不
尽,用之不竭,是可再生的。
(3) 清洁无污染,随处都可开发利用。煤、石油、天然气的大量消耗,核电站的广泛建设,均会给人类生活环境造成极大污染和破坏,危害人类健康,而风能开发就没有这样的弊病,而且风能开发利用越多,空气中的漂尘和降尘会越少。另外,风能的开发也不存在开采和运输问题,无论何地(海边、平原亦或山区)都可建立风电站,就地开发,就地利用。即使要远程运输也是通过电网,相对要简便且不会造成污染和环境问题。
(4) 随机统计性。风能从微观短时间上来看是随机的,忽大忽小,忽左忽右,这就决定了风能的不可控特性;然而,从宏观长时间上来看,风能还是具有一定的统计规律特性的,在一定程度上又是可以预测和利用的。
风能发电原理风能的储量可通过如下公式加以测算:
E=1/2gρAV3(kg·m/s)。
式中:A—空气流动面积(m2);V—风速(m/s);ρ—空气密度(kg/m3);g—重力加速度(m/s2)
。上式如按kW计量只需乘以转换系数1102即可。据理论测算,全球大气中总的能量是1017kW,而且是可再生的,据估计大约有3.5×1012kW的蕴藏风能可以被开发利用,这个价值至少比世界上可利用的水能大10倍。
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。
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。
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。。
从这些资料我们可以看出,中国的风能资源储量相当可观。
风能利用的原理其实很简单,它是通过风力机风轮叶片在风的作用下产生力使风能旋转,它的实质就是将风能转化为机械能。它可以应用于多个方面,像最常见的就有发电。
中国的风能还是发展很快的,早在2005年2月28日《中华人民共和国可再生能源法》颁布后,进一步明确了可再生能源发展的战略地位,并从法律上给包括风能在内的可再生能源发展提供了保证。另外,在国家发改委编制的《可再生能源中长期发展规划纲要(2004~2020)》中,提出了到2020年我国风电机组总装机容量将达到3000万千瓦的目标。我国风能的发展遇到了非常好的机遇。而近年来最让人关注的就是酒泉千万千瓦风电基地建设的全面启动了,而这一项目的启动也说明了国家将要投注更多的资金与人才在风能的利用
上。在我国东南沿海地区低扬程风力提水装置用于农田灌溉、水产养殖和盐场制盐等 低扬程大流量提水作业;我国内陆如内蒙古北部、甘肃和青海等地风能资源较好的区域,则利用深井 风力提水机组为牧民和牲畜提供饮水或进行小面积草场灌溉;此外,甘肃、新疆北部及松花江下游也 属于风能丰富区,适合发展风力提水。另外,我国已基本形成南方型低扬程大流量风力提水机组和北方型高扬程小流量风力提 水机组两大系列。目前,中国风力发电的目标是风力发电作为发电电源多元化的一部分将在中国的电源构成中占有一席之地。
风能是一种清洁、安全的可再生能源,利用风能对环境无污染,对生态无破坏,环保效益和生态效益良好,对于人类社会可持续发展具有重要意义。
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