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      風能 風能

      (wind energy)

      地球表面大量空氣流動所產生的動能。由於地面各處受太陽輻照後氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同,因而引起各地氣壓的差異,在水平方向高壓空氣向低壓地區流動,即形成風。風能資源決定於風能密度和可利用的風能年累積小時數。風能密度是單位迎風面積可獲得的風的功率,與風速的三次方和空氣密度成正比關係。據估算,全世界的風能總量約1300億千瓦,中國的風能總量約16億千瓦。風能資源受地形的影響較大,世界風能資源多集中在沿海和開闊大陸的收縮地帶,如美國的加利福尼亞州沿岸和北歐一些國家,中國的東南沿海、內蒙古、新疆和甘肅一帶風能資源也很豐富。中國東南沿海及附近島嶼的風能密度可達300瓦/米2(W/m2)以上,3~20米/秒風速年累計超過6000小時 。內陸風能資源最好的區域 ,沿內蒙古至 新疆一帶,風能密度也在200~300W/m2,3 ~20米/秒風速年累計5000~6000小時。這些地區適於發展風力發電和風力提水。新疆達坂城風力發電站1992年已裝機5500千瓦,是中國最大的風力電站

      在自然界中,風是一種可再生、無汙染而且儲量巨大的能源。隨著全球氣候變暖和能源危機,各國都在加緊對風力的開發和利用,儘量減少二氧化碳等溫室氣體的排放,保護我們賴以生存的地球。

      風能的利用主要是以風能作動力和風力發電兩種形式,其中又以風力發電為主,

      以風能作動力,就是利用風來直接帶動各種機械裝置,如帶動水泵提水等這種風力發動機的優點是:投資少、工效高、經濟耐用。目前,世界上約有一白多萬颱風力提水機在運轉。澳洲的許多牧場,都設有這種風力提水機。在很多風力資源豐富的國家,科學家們還利用風力發動機鍘草、磨面和加工飼料等。

      利用風力發電,以丹麥應用最早,而且使用較普遍。丹麥雖只有500多萬人口,卻是世界風能發電大國和發電風輪生產大國,世界10大風輪生產廠家有5家在丹麥,世界60%以上的風輪製造廠都在使用丹麥的技術,是名副其實的“風車大國”。

      截止到2006年底,世界風力發電總量居前3位的分別是德國、西班牙和美國,三國的風力發電總量佔全球風力發電總量的60%。

      此外,風力發電還逐漸走進居民住宅。在英國,迎風緩緩轉動葉片的微型風能電機正在成為一種新景觀。家庭安裝微型風能發電裝置,不但可以為生活提供電力,節約開支,還有利於環境保護。堪稱世界“最環保住宅”就是由英國著名環保組織“地球之友”的發起人馬蒂·威廉歷時5年建造成的,其住宅的迎風院牆前就矗立著一個扇狀渦輪發電機,隨著葉片的轉動,不時將風能轉化為電能。

      中國風力資源豐富,可開發利用的風能儲量為10億千瓦。對風能的利用,特別是對中國沿海島嶼,交通不便的邊遠山區,地廣人稀的草原牧場,以及遠離電網的農村、邊疆,作為解決生產和生活能源的一種可靠途徑,具有十分重要的意義。

      現在,無論是在廣闊的草原,還是在杲杲的山嶺,我們都會看到一座座能抗風暴襲擊而穩定執行的風力發電站。每當大風來臨,收集機就會自動調轉方向,迎接風的犀利,任憑風力有多大,來勢有多猛,它一概取之,轉成電能儲存起來,為人們提供電力。這樣,即使在遠離城市的鄉村和牧場都可以用上電,過上幸福的生活。

      風能利用存在一些限制及弊端

      1)風速不穩定,產生的能量大小不穩定

      2)風能利用受地理位置限制嚴重

      3)風能的轉換效率低

      4)風能是新型能源,相應的使用裝置也不是很成熟

      上世紀九十年代,中國的獨立電源系統主要採用水平軸風力發電機和太陽能光伏系統來供應電力,主要應用於通訊基站、邊防哨所、海島部隊等特殊場合,主要是面向部隊的一套後勤保障系統。經過一定時間的應用後,發現諸多問題。如颱風期間的裝置損壞嚴重;噪音大,影響人員正常休息;對通訊裝置的干擾,使得某些裝置無法正常運轉。這些問題的發生使得部隊正常通訊受到了影響。2001年,為了解決這些問題,召集相關單位展開討論,作為部隊通訊產品配套廠家的上海模斯電子裝置有限公司也受到了邀請。會後,經過一定時間的調研和研究,MUCE公司提出承擔此項科研攻關的重任,得到了部隊領導的同意,並下達指示,必須儘快拿出技術方案並作出樣機。在西軍電、西交大、上覆旦、上同濟等高校一批專家的配合下,上海模斯電子裝置有限公司在不到一年的時間裡,就成功研製出了世界上第一臺新型(H型)垂直軸風力發電機,並裝機試驗成功,獲得了基礎資料和實際經驗。在後續的一年裡,MUCE對產品進行無數次改進和測試,2002年底產品通過了各項測試,並達到了各項設計要求。2002年底至今,MUCE先後在部隊安裝了60多套垂直軸風力發電機和風光互補系統,為穩定國防,做出了不朽的貢獻!

      [編輯本段]中國風能資源儲量與分佈

      中國位於亞洲大陸東部,瀕臨太平洋,季風強盛,內陸還有許多山系,地形複雜,加之青藏高原聳立中國西部,改變了海陸影響所引起的氣壓分佈和大氣環流,增加了中國季風的複雜性。冬季風來自西伯利亞和蒙古等中高緯度的內陸,那裡空氣十分嚴寒乾燥冷空氣積累到一定程度,在有利高空環流引導下,就會爆發南下俗稱寒潮,在此頻頻南下的強冷空氣控制和影響下,形成寒冷乾燥的西北風侵襲中國北方各省(直轄市、自治區)。每年冬季總有多次大幅度降溫的強冷空氣南下,主要影響中國西北、東北和華北,直到次年春夏之交才消失。 夏季風是來自太平洋的東南風、印度洋和南海的西南風,東南季風影響遍及中國東半壁,西南季風則影響西南各省和南部沿海,但風速遠不及東南季風大。熱帶風暴是太平洋西部和南海熱帶海洋上形成的空氣渦漩,是破壞力極大的海洋風暴,每年夏秋兩季頻繁侵襲中國,登陸中國南海之濱和東南沿海,熱帶風暴也能在上海以北登陸,但次數很少。

      青藏高原地勢高亢開闊,冬季東南部盛行偏南風,東北部多為東北風,其他地區一般為偏西風,夏季大約以唐古拉山為界,以南盛行東南風,以北為東至東北風。 中國幅員遼闊,陸疆總長達2萬多公里,還有1800O多公里的海岸線,邊緣海中有島嶼5000多個,風能資源豐富。中國現有風電場場址的年平均風速均達到 6米/秒以上。一般認為,可將風電場風況分為三類:年平均風速6米/秒以上時為較好;7米/秒以上為好;8米/秒以上為很好。可按風速頻率曲線和機組功率曲線,估算國際標準大氣狀態下該機組的年發電量。中國相當於 6米/秒以上的地區,在全國範圍內僅僅限於較少數幾個地帶。就內陸而言,大約僅佔全國總面積的 1/1OO,主要分佈在長江到南澳島之間的東南沿海及其島嶼,這些地區是中國最大的風能資源區以及風能資源豐富區,包括山東、遼東半島、黃海之濱,南澳島以西的南海沿海、海南島和南海諸島,內蒙古從陰山山脈以北到大興安嶺以北, 新疆達板城,阿拉山口,河西走廊,松花江下游,張家口北部等地區以及分佈各地的高山山口和山頂。

      根據全國氣象臺部分風能資料的統計和計算,中國風能分割槽及佔全國面積的百分比見下表。 表 中國風能分割槽及佔全國面積的百分比 指標 豐富區 較豐富區 可利用區 貧乏區 年有效風能密度(W/m2) >200 200~150 <150~50 <50 年≥3m/s累計小時數(h) >5000 5000~4000 <4000~2000 <2000 年≥6m/s累計小時數(h) >2200 2200~1500 <1500~350 <350 佔全國面積的百分比(%) 8 18 50 24 太陽輻射的能量到地球表面約有2%轉化為風能,風能是地球上自然能源的一部分,中國風能潛力的估算如下: 風能理論可開發總量(R),全國為32.26億千瓦,實際可開發利用量(R’),按總量的 l/ 10估計,並考慮到風輪實際掃掠面積為計算氣流正方形面積的 O.785倍〔1米直徑風輪面積為 O.52 Xπ= O.785(平方米)〕,故實際可開發量為: R’=O.785R/10=2.53(億千瓦)。

      [編輯本段]世界風能行業發展前景

      德意志銀行最新發布的研究報告預計,全球風電發展正在進入一個迅速擴張的階段,風能產業將保持每年20%的增速,到2015年時,該行業總產值將增至目前水平的5倍。

      從目前的技術成熟度和經濟可行性來看,風能最具競爭力。從中期來看,全球風能產業的前景相當樂觀,各國政府不斷出臺的可再生能源鼓勵政策,將為該產業未來幾年的迅速發展提供巨大動力。

      根據預計,未來幾年亞洲和美洲將成為最具增長潛力的地區。中國的風電裝機容量將實現每年30%的高速增長,印度風能也將保持每年23%的增長速度。印度鼓勵大型企業進行投資發展風電,並實施優惠政策激勵風能製造基地,目前印度已經成為世界第5大風電生產國。而在美國,隨著新能源政策的出臺,風能產業每年將實現25%的超常發展。在歐洲,德國的風電發展處於領先地位,其中風電裝置製造業已經取代汽車製造業和造船業。在近期德國制定的風電發展長遠規劃中指出,到2025年風電要實現佔電力總用量的25%,到2050年實現佔總用量50%的目標。

      而一直以來在風能領域處於領先地位的歐洲國家增長速度將放慢,預計在2015年前將保持每年15%的增長速度。其中最早發展風能的國家如德國、丹麥等陸上風電場建設基本趨於飽和,下一步主要發展方向是海上風電場和裝置更新。英國、法國等國仍有較大潛力,增長速度將高於15%的平均水平。

      目前,德國仍然是全球風電技術最為先進的國家。德國風電裝機容量佔全球的28%,而德國風電裝置生產總額佔到全球市場的37%。在國內市場逐漸飽和的情況下,出口已成為德國風電裝置公司的主要增長點。

      德國政府將透過價格補貼等手段支援該行業透過技術創新保持領頭羊地位。今年,德國將再次修訂《可再生能源法》,將海上風電場入網補貼價格從每千瓦時9.1歐分提高到14歐分。

      在中國,2006年國家發改委會、科技部、財政部等8部門聯合出臺了《“十一五”十大重點節能工程實施意見》。依據十項節能重點工程的標準以及政府支援環保節能產業的政策導向,未來工業裝置節能更新改造、建築節能、節油及石油替代以及可再生能源這幾大節能領域將獲得快速發展。

      目前,中國市場最熱的可再生能源,比如風能、太陽能等產業。風能資源則更具有可再生、永不枯竭、無汙染等特點,綜合社會效益高。而且,風電技術開發最成熟、成本最低廉。根據“十一五”國家風電發展規劃,2010年全國風電裝機容量達到500萬千瓦,2020年全國風電裝機容量達到3000萬千瓦。而2006年底,全國已建成和在建的約91個風電場,裝機總容量僅260萬千瓦。可見,風機市場前景誘人,發展空間廣闊。

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