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新时代“古老”能源--风能

时间:2023-03-22 归属:能源科学
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 l/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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  • 关键词:新时代 古老能源 风能
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