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 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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