风能及其应用ppt课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
风能及其应用
1
一次能源和二次能源
1. 从能源产生的方式可分为一次能源和二次能 源。 所谓一次能源，是指直接取自自然界没有 经过加工转换的各种能量和资源，它包括：原 煤、天然气、太阳能、水能、风能、地热等；
2. 为了满足生产和生活的需要，有些能源要加工 转换后使用，成为二次能源，指由一次能源经 过加工转换以后得到的另一种形态的能源产品， 例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油等。
风能主要应用
❖ 3、风帆助航
❖ 在机动船舶发展的今天，为节约燃油和提高航速， 古老的风帆助航也得到了发展。航运大国日本已在 万吨级货船上采用电脑控制的风帆助航，节油率达 15％。
❖ 4、风力致热
❖ 随着人民生活水平的提高，家庭用能中热能的需 要越来越大，特别是在高纬度的欧洲、北美取暖， 热水是耗能大户。为解决家庭及低品位工业热能的 需要，风力致热有了较大的发展。
❖ 新能源是指采用新的科学技术才能开发和利用并 有发展潜力的能源，包括太阳能、风能、地热能、 海洋能、生物能以及用于核能发电的核燃料等。
❖ （北方大地烧农作物秸秆的利弊 ）
6
思考题
❖ 1 国家《十二五规划的建议》中要求重点发 展哪几种新能源？
❖ 2 为什么说风能是太阳能的一种形式？ ❖ 3 风能的利用有哪几种形式？ ❖ 4 风能发电要具备哪些条件？风能发电推广
2
可再生能源
1. 从能源是否可再利用的角度，一次能源可 再次被分为再生能源和非再生能源两大类。 可再生能源，是指在自然界中可不断 再生并可以持续利用的资源，它主要包括 太阳能、风能、水能、地热能、生物质能 等；
3
非再生能源
❖ 非再生能源，是指经过亿万年的，短期内 无法恢复的能源，包括原煤、原油、天然 气、油页岩、等。随着我们使用越来越多， 它就会变得越来越少,直到用到枯竭为止， 在自然界中它们将不会再生。
❖ 现代风力提水机根据用途可以分为两类。 ❖ 一类是高扬程小流量的风力提水机，它与活塞泵配
合提取深井地下水，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提水机， 它与螺旋泵相配，提取河水,湖水主要用于农田灌溉、 水产养殖或海水制盐。风力提水机在我国用途广阔， 如“黄淮河平原的盐碱改造工程”就大规模 采用风 力提水机来改良土壤。
11
风能主要应用
❖ 2、风力发电
❖ 利用风力发电已越来越成为风能利用的主要形式， 受到世界各国的高度重视，而且发展速度最快。风 力发电通常有三种运行方式。
❖ 一是独立运行方式，通常是一台小型风力发电机向 一户或几户提供电力，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（如柴油机发电）相 结合，向一个单位或一个村庄或一个海岛供电。
❖ Hale Waihona Puke Baidu是风力发电并入常规电网运行，向大电网提供电 力；常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发 电机，这是风力发电的主要发展方向。
❖ 下表为美国小型风力发电系统的设计指标
12
输出 功率
额定 风速
风速 控制 范围
1kw系统
1kw以上、电压 120V、 直流发电机与蓄电池配 套使用
8kw系统
8kw以上 、60Hz， 120Q40V （与煤气发电系统连接）
4
非清洁型能源和清洁型能源
❖ 根据能源消耗后是否造成环境污染可分 为非清洁型能源和清洁型能源。 对环境污染大的能源称为非清洁型 能源，包括煤炭、石油等；
❖ 对环境无污染或污染小的能源称为清洁 型能源，包括水能、太阳能、风能和核 能等。
5
常规能源和新能源
❖ 常规能源是指经过相当长的历史时期已经被人 类长期广泛利用的能源。它包括一次能源中的可 再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然 气等资源。
9m／s
9m／s
尽可能宽，但要考虑经 济性
尽可能宽
40kw系统 三相、60Hz，240／480V （独立电源或与电力网连 接） 9m／s（水平轴形风车， 转 速为400、800、1760r ／min）
最高风速为27m／s以上
风速
使用 年限
可靠 性
制造 成本
75m／s 25年以上 平均10年内无损坏 1500美元/kw以下
的主要问题是什么？
7
风能利用的优势
❖ 1．能源问题已成为当今世界瞩目的大事。煤、 石油、天然气等常规能源发生危机，供不应 求，逐渐枯竭，因此，各国都在大力开发太 阳能、生物能、核能、氢能等新能源。
❖ 2．风能为太阳能的一种形式，只要太阳不灭， 它就取之不尽，用之不竭。据估计全世界可 利用的风能约为10亿千瓦，比水利资源多10 倍。光陆地上的风能就相当于目前全部火力 发电量的一半。
❖ 3．投资少，建成后使用价廉，且无污染。 8
风能的形成
❖ 风能的来源是太阳能。 ❖ 太阳光照射在地球上，因地球表面地形
差异大，高原、盆地、森林、沙漠、山川 沟壑，气候不同,气流流动状况不同,各地表 面温度也不同，热空气上行，冷空气补充， 就形成了风。
9
风能密度
❖ 风能密度：空气在1秒内以速度为V流过单位面积产 生的动能称为风能密度：
75m／s 25年以上
750美元/kw
56m／s以上 30年以上
500美元／kw
主要 设备
风机、传动机构、发电 机、调节器（塔架、基 建、蓄电池自由选择）
风机、传动机构、发电机、 调节器、塔架（蓄电池、逆 变器、其他设备、基建自由 选择）
风机、传动机构、发电 机、调节器、塔架、动力 输 出装置（基建自由1选3 择）
14
风力致热
❖ “风力致热”是将风能转换成热能。目前有三种 转换方法。一是 风力机发电，再将电能通过电阻丝 发热，变成热能。虽然电能转 换成热能的效率是 100％，但风能转换成电能的效率却很低，因此从 能量利用的角度看，这种方法是不可取的。
❖ 风能密度是气流在单位时间内垂直通过单位面积的 风能，是描述一个地方风能潜力的最方便最有价值 的量，但是在实际当中风速每时每刻都在变化，不 能使用某个瞬时风速值来计算风能密度，只有长期 风速观察 资料才能反映其规律，故引出了平均风 能密度的概念。
10
风能主要应用
❖ 1、风力提水
❖ 风力提水自古至今一直得到较普遍的应用。至20 世纪下半时，为解决农村、牧场的生活、灌溉和牲 畜用水以及为了节约能 源，风力提水机有了很大的 发展。
1
一次能源和二次能源
1. 从能源产生的方式可分为一次能源和二次能 源。 所谓一次能源，是指直接取自自然界没有 经过加工转换的各种能量和资源，它包括：原 煤、天然气、太阳能、水能、风能、地热等；
2. 为了满足生产和生活的需要，有些能源要加工 转换后使用，成为二次能源，指由一次能源经 过加工转换以后得到的另一种形态的能源产品， 例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油等。
风能主要应用
❖ 3、风帆助航
❖ 在机动船舶发展的今天，为节约燃油和提高航速， 古老的风帆助航也得到了发展。航运大国日本已在 万吨级货船上采用电脑控制的风帆助航，节油率达 15％。
❖ 4、风力致热
❖ 随着人民生活水平的提高，家庭用能中热能的需 要越来越大，特别是在高纬度的欧洲、北美取暖， 热水是耗能大户。为解决家庭及低品位工业热能的 需要，风力致热有了较大的发展。
❖ 新能源是指采用新的科学技术才能开发和利用并 有发展潜力的能源，包括太阳能、风能、地热能、 海洋能、生物能以及用于核能发电的核燃料等。
❖ （北方大地烧农作物秸秆的利弊 ）
6
思考题
❖ 1 国家《十二五规划的建议》中要求重点发 展哪几种新能源？
❖ 2 为什么说风能是太阳能的一种形式？ ❖ 3 风能的利用有哪几种形式？ ❖ 4 风能发电要具备哪些条件？风能发电推广
2
可再生能源
1. 从能源是否可再利用的角度，一次能源可 再次被分为再生能源和非再生能源两大类。 可再生能源，是指在自然界中可不断 再生并可以持续利用的资源，它主要包括 太阳能、风能、水能、地热能、生物质能 等；
3
非再生能源
❖ 非再生能源，是指经过亿万年的，短期内 无法恢复的能源，包括原煤、原油、天然 气、油页岩、等。随着我们使用越来越多， 它就会变得越来越少,直到用到枯竭为止， 在自然界中它们将不会再生。
❖ 现代风力提水机根据用途可以分为两类。 ❖ 一类是高扬程小流量的风力提水机，它与活塞泵配
合提取深井地下水，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提水机， 它与螺旋泵相配，提取河水,湖水主要用于农田灌溉、 水产养殖或海水制盐。风力提水机在我国用途广阔， 如“黄淮河平原的盐碱改造工程”就大规模 采用风 力提水机来改良土壤。
11
风能主要应用
❖ 2、风力发电
❖ 利用风力发电已越来越成为风能利用的主要形式， 受到世界各国的高度重视，而且发展速度最快。风 力发电通常有三种运行方式。
❖ 一是独立运行方式，通常是一台小型风力发电机向 一户或几户提供电力，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（如柴油机发电）相 结合，向一个单位或一个村庄或一个海岛供电。
❖ Hale Waihona Puke Baidu是风力发电并入常规电网运行，向大电网提供电 力；常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发 电机，这是风力发电的主要发展方向。
❖ 下表为美国小型风力发电系统的设计指标
12
输出 功率
额定 风速
风速 控制 范围
1kw系统
1kw以上、电压 120V、 直流发电机与蓄电池配 套使用
8kw系统
8kw以上 、60Hz， 120Q40V （与煤气发电系统连接）
4
非清洁型能源和清洁型能源
❖ 根据能源消耗后是否造成环境污染可分 为非清洁型能源和清洁型能源。 对环境污染大的能源称为非清洁型 能源，包括煤炭、石油等；
❖ 对环境无污染或污染小的能源称为清洁 型能源，包括水能、太阳能、风能和核 能等。
5
常规能源和新能源
❖ 常规能源是指经过相当长的历史时期已经被人 类长期广泛利用的能源。它包括一次能源中的可 再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然 气等资源。
9m／s
9m／s
尽可能宽，但要考虑经 济性
尽可能宽
40kw系统 三相、60Hz，240／480V （独立电源或与电力网连 接） 9m／s（水平轴形风车， 转 速为400、800、1760r ／min）
最高风速为27m／s以上
风速
使用 年限
可靠 性
制造 成本
75m／s 25年以上 平均10年内无损坏 1500美元/kw以下
的主要问题是什么？
7
风能利用的优势
❖ 1．能源问题已成为当今世界瞩目的大事。煤、 石油、天然气等常规能源发生危机，供不应 求，逐渐枯竭，因此，各国都在大力开发太 阳能、生物能、核能、氢能等新能源。
❖ 2．风能为太阳能的一种形式，只要太阳不灭， 它就取之不尽，用之不竭。据估计全世界可 利用的风能约为10亿千瓦，比水利资源多10 倍。光陆地上的风能就相当于目前全部火力 发电量的一半。
❖ 3．投资少，建成后使用价廉，且无污染。 8
风能的形成
❖ 风能的来源是太阳能。 ❖ 太阳光照射在地球上，因地球表面地形
差异大，高原、盆地、森林、沙漠、山川 沟壑，气候不同,气流流动状况不同,各地表 面温度也不同，热空气上行，冷空气补充， 就形成了风。
9
风能密度
❖ 风能密度：空气在1秒内以速度为V流过单位面积产 生的动能称为风能密度：
75m／s 25年以上
750美元/kw
56m／s以上 30年以上
500美元／kw
主要 设备
风机、传动机构、发电 机、调节器（塔架、基 建、蓄电池自由选择）
风机、传动机构、发电机、 调节器、塔架（蓄电池、逆 变器、其他设备、基建自由 选择）
风机、传动机构、发电 机、调节器、塔架、动力 输 出装置（基建自由1选3 择）
14
风力致热
❖ “风力致热”是将风能转换成热能。目前有三种 转换方法。一是 风力机发电，再将电能通过电阻丝 发热，变成热能。虽然电能转 换成热能的效率是 100％，但风能转换成电能的效率却很低，因此从 能量利用的角度看，这种方法是不可取的。
❖ 风能密度是气流在单位时间内垂直通过单位面积的 风能，是描述一个地方风能潜力的最方便最有价值 的量，但是在实际当中风速每时每刻都在变化，不 能使用某个瞬时风速值来计算风能密度，只有长期 风速观察 资料才能反映其规律，故引出了平均风 能密度的概念。
10
风能主要应用
❖ 1、风力提水
❖ 风力提水自古至今一直得到较普遍的应用。至20 世纪下半时，为解决农村、牧场的生活、灌溉和牲 畜用水以及为了节约能 源，风力提水机有了很大的 发展。