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新时代“古老”能源——风能

时间:2019-06-20    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

新时代古老能源——风能

  

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,加之空气中水蒸汽

的含量不同,从而引起各处气压的差异,结果高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 10,800 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/秒的五级风,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 公斤;风速 20~24 米/秒的九级风,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 公斤;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 公斤。整个大气

中总风力的约 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 万亿度的电力。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、二千年,我国就已开

始使用风车。二千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。第二

次世界大战期间,人们开始用小型螺旋桨式风车发电。风速为 7~15 米/秒的

风力可发出 300~500 瓦的电,而且还能给蓄电池充电、用来照明或开动小型

机器设备。60 年代中期,由于石油供应比较充足,所以一些经济发达的国家

对风能发电的研究兴趣有所减退。70 年代中期以来,由于能源供应紧张,加

之石油、煤炭对环境的污染日益严重,所以很多国家又开始对风能发电的研

究重视起来,而且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扩大。

当前,世界各国对风能的利用,主要是以风能作动力和发电两种形式,

其中以风力发电为主。以风能作动力,就是利用风轮来直接带动各种机械系

统的装置,如带动水泵提水等。这种风力发动机的优点是,投资少、工效高、

经济耐用。目前,世界上约有一百多万台风力提水机在运转。澳大利亚的许

多牧场,都设有这种风力提水机。很多风力资源丰富的国家,还利用风力发

动机铡草、磨面和加工饲料等。

利用风力发电,以丹麦应用最早,而且使用较普遍。早在 1910 年,丹麦


就已有数百个容量为 5~25 千瓦的风力发电站。到 50 年代中期,丹麦有成千

个农庄利用风力发电照明和提供所需要的电力。美国曾建造过一台 1250 千瓦

的发电站,但由于发电机叶片重达八吨而被折断,故只运行了一年多就停止

了试验。法国在 50 年代也建造了一座 800 千瓦的风力发电站;前联邦德国建

造的一座 100 千瓦的风力发电站,自 1959 年以来一直向电网供电。

通常,人们按容量大小将风力发电站分为大、中、小三种。容量在 10

千瓦以下的为小型,10~100 千瓦的为中型,100 千瓦以上的为大型。中小型

风力发电站主要用于充电、照明、卫星地面站电源、灯塔和作为导航设备的

电源,以及为边远地区人口稀少而民用电力达不到的地方提供电能。大型风

力发电站可用来为电网供电。目前,世界上投入运转的最大的风力发电站建

造在德国,其发电能力为 3000 千瓦。

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良条件。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,因而有着现实的重要意义。

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一千七百多台,装机总容量达 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。

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