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風(fēng)能
風(fēng)能資源利用的概念
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時(shí)間:2021-10-29 13:48:56瀏覽次數(shù):2236
風(fēng)能(wind energy)是地球表面大量空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能。由于地面各處受太陽(yáng)輻照后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異,在水平方向高壓空氣向低壓地區(qū)流動(dòng),即形成風(fēng)。風(fēng)能資源決定于風(fēng)能密度和可利用的風(fēng)能年累積小時(shí)數(shù)。風(fēng)能密度是單位迎風(fēng)面積可獲得的風(fēng)的功率,與風(fēng)速的三次方和空氣密度成正比關(guān)系。據(jù)估算,全世界的風(fēng)能總量約1300億千瓦,中國(guó)的風(fēng)能總量約16億千瓦。風(fēng)能資源受地形的影響較大,世界風(fēng)能資源多集中在沿海和開闊大陸的收縮地帶,如美國(guó)的加利福尼亞州沿岸和北歐一些國(guó)家,中國(guó)的東南沿海、內(nèi)蒙古、新疆和甘肅一帶風(fēng)能資源也很豐富。中國(guó)東南沿海及附近島嶼的風(fēng)能密度可達(dá)300瓦/米2(W/m2)以上,3~20米/秒風(fēng)速年累計(jì)超過6000小時(shí) 。內(nèi)陸風(fēng)能資源最好的區(qū)域 ,沿內(nèi)蒙古至 新疆一帶,風(fēng)能密度也在200~300W/m2,3 ~20米/秒風(fēng)速年累計(jì)5000~6000小時(shí)。這些地區(qū)適于發(fā)展風(fēng)力發(fā)電和風(fēng)力提水。新疆達(dá)坂城風(fēng)力發(fā)電站1992年已裝機(jī)5500千瓦,是中國(guó)最大的風(fēng)力電站在自然界中,風(fēng)是一種可再生、無(wú)污染而且儲(chǔ)量巨大的能源。隨著全球氣候變暖和能源危機(jī),各國(guó)都在加緊對(duì)風(fēng)力的開發(fā)和利用,盡量減少二氧化碳等溫室氣體的排放,保護(hù)我們賴以生存的地球。
風(fēng)能的利用主要是以風(fēng)能作動(dòng)力和風(fēng)力發(fā)電兩種形式,其中又以風(fēng)力發(fā)電為主,以風(fēng)能作動(dòng)力,就是利用風(fēng)來直接帶動(dòng)各種機(jī)械裝置,如帶動(dòng)水泵提水等這種風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是:投資少、工效高、經(jīng)濟(jì)耐用。目前,世界上約有一百多萬(wàn)臺(tái)風(fēng)力提水機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)。澳大利亞的許多牧場(chǎng),都設(shè)有這種風(fēng)力提水機(jī)。在很多風(fēng)力資源豐富的國(guó)家,科學(xué)家們還利用風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)鍘草、磨面和加工飼料等。
利用風(fēng)力發(fā)電,以丹麥應(yīng)用最早,而且使用較普遍。丹麥雖只有500多萬(wàn)人口,卻是世界風(fēng)能發(fā)電大國(guó)和發(fā)電風(fēng)輪生產(chǎn)大國(guó),世界10大風(fēng)輪生產(chǎn)廠家有5家在丹麥,世界60%以上的風(fēng)輪制造廠都在使用丹麥的技術(shù),是名副其實(shí)的“風(fēng)車大國(guó)”。
截止到2006年底,世界風(fēng)力發(fā)電總量居前3位的分別是德國(guó)、西班牙和美國(guó),三國(guó)的風(fēng)力發(fā)電總量占全球風(fēng)力發(fā)電總量的60%。 此外,風(fēng)力發(fā)電還逐漸走進(jìn)居民住宅。在英國(guó),迎風(fēng)緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的微型風(fēng)能電機(jī)正在成為一種新景觀。家庭安裝微型風(fēng)能發(fā)電設(shè)備,不但可以為生活提供電力,節(jié)約開支,還有利于環(huán)境保護(hù)??胺Q世界“最環(huán)保住宅”就是由英國(guó)著名環(huán)保組織“地球之友”的發(fā)起人馬蒂·威廉歷時(shí)5年建造成的,其住宅的迎風(fēng)院墻前就矗立著一個(gè)扇狀渦輪發(fā)電機(jī),隨著葉片的轉(zhuǎn)動(dòng),不時(shí)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。
我國(guó)風(fēng)力資源豐富,可開發(fā)利用的風(fēng)能儲(chǔ)量為10億千瓦。對(duì)風(fēng)能的利用,特別是對(duì)我國(guó)沿海島嶼,交通不便的邊遠(yuǎn)山區(qū),地廣人稀的草原牧場(chǎng),以及遠(yuǎn)離電網(wǎng)的農(nóng)村、邊疆,作為解決生產(chǎn)和生活能源的一種可靠途徑,具有十分重要的意義。
現(xiàn)在,無(wú)論是在廣闊的草原,還是在杲杲的山嶺,我們都會(huì)看到一座座能抗風(fēng)暴襲擊而穩(wěn)定運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電站。每當(dāng)大風(fēng)來臨,收集機(jī)就會(huì)自動(dòng)調(diào)轉(zhuǎn)方向,迎接風(fēng)的犀利,任憑風(fēng)力有多大,來勢(shì)有多猛,它一概取之,轉(zhuǎn)成電能儲(chǔ)存起來,為人們提供電力。這樣,即使在遠(yuǎn)離城市的鄉(xiāng)村和牧場(chǎng)都可以用上電,過上幸福的生活。
風(fēng)能利用存在一些限制及弊端
1)風(fēng)速不穩(wěn)定,產(chǎn)生的能量大小不穩(wěn)定
2)風(fēng)能利用受地理位置限制嚴(yán)重
3)風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率低
4)風(fēng)能是新型能源,相應(yīng)的使用設(shè)備也不是很成熟
上世紀(jì)九十年代,我國(guó)的獨(dú)立電源系統(tǒng)主要采用水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)來供應(yīng)電力,主要應(yīng)用于通信基站、邊防哨所、海島部隊(duì)等特殊場(chǎng)合,主要是面向部隊(duì)的一套后勤保障系統(tǒng)。經(jīng)過一定時(shí)間的應(yīng)用后,發(fā)現(xiàn)諸多問題。如臺(tái)風(fēng)期間的設(shè)備損壞嚴(yán)重;噪音大,影響人員正常休息;對(duì)通信設(shè)備的干擾,使得某些設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這些問題的發(fā)生使得部隊(duì)正常通訊受到了影響。2001年,為了解決這些問題,召集相關(guān)單位展開討論,作為部隊(duì)通信產(chǎn)品配套廠家的上海模斯電子設(shè)備有限公司也受到了邀請(qǐng)。會(huì)后,經(jīng)過一定時(shí)間的調(diào)研和研究,MUCE公司提出承擔(dān)此項(xiàng)科研攻關(guān)的重任,得到了部隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)的同意,并下達(dá)指示,必須盡快拿出技術(shù)方案并作出樣機(jī)。在西軍電、西交大、上復(fù)旦、上同濟(jì)等高校一批專家的配合下,上海模斯電子設(shè)備有限公司在不到一年的時(shí)間里,就成功研制出了世界上第一臺(tái)新型(H型)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī),并裝機(jī)試驗(yàn)成功,獲得了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。在后續(xù)的一年里,MUCE對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)數(shù)次改進(jìn)和測(cè)試,2002年底產(chǎn)品通過了各項(xiàng)測(cè)試,并達(dá)到了各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求。2002年底至今,MUCE先后在部隊(duì)安裝了60多套垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng),為穩(wěn)定國(guó)防,做出了不朽的貢獻(xiàn)!
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