风能

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风能(Wind energy source)

目录

什么是风能[1]

  风能是指地球表面大量空气流动所产生的动能。风的产生是由于地面接受太阳辐射后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同引起各地气压的差异,导致高压区的空气向低压区流动。

风能的历史

  人类利用风能的历史可以追溯到公元前。我国是世界上最早利用风能的国家之一。公元前数世纪我国人民就利用风力提水、灌溉、磨面、舂米,用风帆推动船舶前进。埃及尼罗河上的风帆船、中国的木帆船,都有两三千年的历史记载。唐代有“乘风破浪会有时,直挂云帆济沧海”诗句,可见那时风帆船已广泛用于江河航运。到了宋代更是我国应用风车的全盛时代,当时流行的垂直轴风车,一直沿用至今。

  在国外,公元前2世纪,古波斯人就利用垂直轴风车碾米。10世纪伊斯兰人用风车提水,11世纪风车在中东已获得广泛的应用。13世纪风车传至欧洲,14世纪已成为欧洲不可缺少的原动机。在荷兰风车先用于莱茵河三角洲湖地和低湿地的汲水,其风车的功率可达50马力,以后又用于榨油和锯木。到了十八世纪二十年代,在北美洲风力机被用来灌溉田地和驱动发电机发电。从1920年起,人门开始研究利用风力机作大规模发电。1931年,在苏联的Crimean Balaclava建造了一座100KW容量的风力发电机,这是最早商业化的风力发电机。

风能的优缺点[2]

风能的优点

  1、取之不尽、用之不竭风能是太阳能的一种转化形式,据专家估算在全球边界层内,风能总量为1.3×1015W,一年中约有1.14×1016kW·h的能量,这相当于目前全世界每年所燃烧能量的3000倍左右。

  2、就地可取,无需运输风能本身是免费的,就地取材开发风能是解决偏远地区和少数民族聚居区能源供应的重要途径。

  3、分布广泛,分散使用若将lOm高处、密度大于150~200w/m2的风能作为有利用价值的风能,则全世界2/3的地区具备这样有价值的风能。风力发电系统可大可小,因此便于分散使用。

  4、不污染环境,不破坏生态风能在开发利用过程中不会给空气带来污染,也不破坏生态,是一种清洁安全的能源

风能的缺点

  1、能量密度低空气的密度仅是水的1/773,当风速为3m/s时,能量密度仅为0.02kW/m2。相同流速下,要获得与水同样的功率,风轮直径要相当于水轮的27.8倍。因此风能是一种能量密度极稀的能源,单位面积上仅获很少的能量。

  2、能量不稳定风能是一种随机能源,其强度每时每刻都在不断变化之中,这种不稳定性给使用带来一定难度。

风能的利用[3]

  风能利用历史悠久,我国是世界上最早利用风能的国家之一。风能是利用风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量,用于发电、提水、助航、致冷和致热等。

  1、风力发电

  风力发电通常有三种运行方式:一是独立运行方式,它用蓄电池蓄能,以保证无风时的用电;二是风力发电与其他发电方式相结合;三是风力发电并入常规电网运行。近十年来,全球的风电发展迅速,自1995年以来,世界风能发电以每年48.7%的速率增长,即几乎增加近0.5倍。去年年底全球装机容量为13932MW(5个半核电厂),自20世纪90年代以来,全球风电的增长,每年为40%(和移动电话的成长可媲美),仅德国去年一年就装了1568MW(半个核电厂),超过了其他传统发电的总和。

  2、风力泵水

  从古至今一直得到较普遍的应用。现代风力泵水机根据用途可以分为两类:一类是高扬程小流量的风力泵水机,它与活塞泵相配提取深井地下水,主要用于草原、牧区,为人畜提供饮水;另一类是低扬程大流量的风力泵水机,它与螺旋泵相配提取河水、湖水或海水,主要用于农田灌溉、水产养殖或制盐。

风能的效益[4]

  风力机发电的真正价值到底是什么?尽管听起来简单,但这是一个难于回答的问题。可以从不同的角度来考察风电的价值,这使对风电价值的评价变得很复杂。如果从国家的角度来评估风电的效益,除了所获得的单纯产能之外,通过清洁环境友好能源技术发电的效益也应该定量地加到风电的价格上。其他能源技术涉及的隐性社会成本也应该算作风能的效益。

  如果从电力公司的角度来评估其效益,风电的价值主要取决于其在一天中的什么时间是可利用的。对向当地电网销售所生产电力的私人投资者销售价格决定了其收益。风力机业主可能会部分或者全部使用风力发出的电能来满足其自身的能源需求,否则他必须从电网以零售价格购买电力,对他而言,风能的效益可以用当地的主导能源价格来评价。风能效益在不同的地方会有巨大不同,例如,德国的电力价格比英国更高,因此德国的风电利润更多。

  风能的效益还可以用被风力机替换的其他能源技术的发电成本来评价。例如,如果用风力机来替代柴油发动机,那么可以考虑将柴油发电的度电成本做为风电的价值。

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参考文献

  1. 翟文明主编.地理常识全知道 超值白金版.中国华侨出版社,2011.01.
  2. 齐宝森,吕宇鹏,徐淑琼编.21世纪新型材料.化学工业出版社,2011.07.
  3. 齐宝森,吕宇鹏,徐淑琼编.21世纪新型材料.化学工业出版社,2011.07.
  4. (印度)马修(Mathew,S.)著;许锋飞译.风能原理、风资源分析及风电场经济性.机械工业出版社,2011.05.


  

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