风能及其利用知识
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)。
风能及其利用知识
内
• • • • • •
容
一、风能的概念 二、世界风能的发展历史 三、世界风力发电现状 四、我国风力发电现状 五、风力发电设备 六、风力发电产业介绍
一、风能的概念
1、风的形成
太阳辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布 不均，在不均压力作用下，空气沿水平方向运动就形成风。
• 风是一个矢量，既有大小又有 方向。 • 描述风况的两个参数：风向、 风速 地球表面风的形成和风向
• 山谷风
谷风：由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡
山风：夜间由平原或山坡吹向谷地 • 海陆风 海风：在沿海地区，白天由于陆地与海洋的温度差而 形成海风吹向陆地 陆风：晚上陆风吹向海上
• 季 风: 随季节转换的风
2、风的特性
(1) 风随时间的变化 • 风的日变化 地面上是夜间风弱，白天风强；高空中却是夜里风强，白 天风弱。在沿海地区，白天产生海风，夜晚产生陆风。 • 风的季节变化 由于在不同的季节，太阳和地球的相对位置不同，使地 球上存在季节性温度变化，因此，风也会产生季节性变化规 律。
二、世界风能的发展历史
人类开发利用风能的历史 风帆助航、风力发电、风车提水
微型风力发电机
风电路灯
风车
1. 欧洲利用风能的历史
12世纪风车从中东传入欧洲。 16世纪，荷兰人利用风车排水、 与海争地，在低洼的海滩上建 国立业。 在蒸汽机出现之前，风力机械 是动力机械的一大支柱，但因 竞争不过蒸汽机、内燃机等而 被淘汰。 19 世纪丹麦人首先研制了风力 发电机。 1891年，丹麦建成世界第一座 风力发电站。 20世纪70年代后，风力发电蓬 勃发展。 21世纪中叶，风能成为世界能 源供应的支柱之一。
中国有效风能密度分布
我国风能资源区划
风能丰富区
东南沿海、山东半岛、辽东半岛 三北地区 松花江下游区 东南沿海内陆和渤海沿海区 三北的南部区 青藏高原
风能较丰富区
风能可利用区
风能贫乏区
两广沿海区 大小兴安岭地区 中部地区 川云贵和南岭山地区 雅鲁藏布江和昌都区 塔里木盆地西部区
39~49 50~61
8.0~10.7
10.8~13.8 13.9~17.1
强风 大树摇动，电线鸣叫，举伞困难 疾风 树身摇动，顶风行走极为困难
8 9 10 11 12
大 风 烈 风 狂 风 暴 风 飓 风
小树枝折断，顶风行走极 为困难 房屋发生轻微损毁（烟囱 倒塌，房屋瓦片揭掉）
62~74 75~88
三、世界风电发展状况
世界风力发电持续快速发展 根据世界风能协会（WWEA）统计，1996年世界风电总装 机容量为607万KW，2007年为9385万千瓦，2008年达到
风能资源丰富的地区主要分布在西北、华北和东 北的草原和戈壁，以及东部和东南沿海及岛屿 西部地区的风能资源占全国风能资源的50%以上
甘肃省实际可开发的风能储量为1143万kW 青海省为2421万kW 新疆维吾尔自治区为3433万kW 内蒙古自治区为6178万kW。 云南省和西藏自治区也有很多地区可以利用风能。
3. 积极开发风能的国家
风能开发积极的国家主要有两类 第一类是德、美等欧美国家，为保护环境降低二氧 化碳排放量，在考虑环境成本的基础上，愿意花钱 利用风能 第二类是发展中国家，如印度、中国等，主要是因 为缺电，愿意利用风能。但这类市场有赖于政府支 持
中国风能发展需要制度创新 中国风力资源丰富，但风电发展落后 原因：缺乏透明、完整、可持续、有效力的风能政策和法 律制度 国家发改委制定的《可再生能源中长期发展规划》指出： 到2020年中国风电装机容量将达到2000万瓦，要实现这一 目标需要制度创新
风能密度 通过截面积的风所含的能量，常以W/m2表示。 风能密度与空气密度有直接关系 一般，海边地势地，气压高，空气密度大，风能密度就高。 高山气压低，空气稀薄，风能密度就小些。 如果高山风速大、气温低仍有相当大的风能潜力。
我国探明风能理论储量为32.26亿KW 可发利用为2.53亿KW，近海可利用风能7.5亿KW 东南沿海是最大风能资源区，风能密度为 200W/M2～300W/M2 大于6m/s的风速时间，全年3000h以上就可取得较大 经济利润效益
2. 我国利用风能的历史
3000年前的商代：开始出现帆船 唐代：“乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海” 明代：郑和下西洋 明代后：宋应星《天工开物》有：“扬郡以风帆数扇，俟风 转车，风息则止” 方以智著的《物理小识》有：“用风帆六幅，车水灌田，淮 阳海皆为之” 中国沿海沿江地区的风帆船和用风力提水灌溉或制盐的做法， 一直延续到20世纪50年代
季节性变化
(2) 风的随机性变化 • 日变化
典型的不同地点的 风速日变化曲线
• 紊流 紊流主要是由于气流 与地面的摩擦而产生的。
8min内风速风向随时间的瞬时变化过程
3. 风速的描述
风力 风的 等级 名称 0 1
陆地地面物的征象
相应风速 （km/h） <1 1~5 (m/s) 0~0.2 0.3~1.5
无风 大气稳静，炊烟直上 软风
烟随风飘动，风向可辨，但风标不动
2
3 4
轻风 脸有风感，树叶动，风标也动
微风 树叶和细枝摇动，小旗展开 和风 尘沙刮起，纸片飞舞，小树枝摇动 有小树摇动，池塘、沼泽水面掀起浪 花
6~11
12~19 20~28
1.6~3.3
3.4~5.4 5.5~7.9
5
6 7
清风
29~38
17.2~20.7 20.8~24.4 24.5~28.4
陆地少见，树木连根拔起， 89~102 建筑物严重破坏
陆地极少，一旦发生必有 重大损毁
103~117 28.5~32.6 >117 >32.6
陆地绝不Leabharlann Baidu其摧毁力极大
4. 风能资源
地球风能约为2.74×109MW 可利用风能为2×107MW，是地球水能的十倍 只要利用上地球1%的风能就能满足全球能源的需要 降低成本，提高产出，是普及风能发电必须克服的 障碍
内
• • • • • •
容
一、风能的概念 二、世界风能的发展历史 三、世界风力发电现状 四、我国风力发电现状 五、风力发电设备 六、风力发电产业介绍
一、风能的概念
1、风的形成
太阳辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布 不均，在不均压力作用下，空气沿水平方向运动就形成风。
• 风是一个矢量，既有大小又有 方向。 • 描述风况的两个参数：风向、 风速 地球表面风的形成和风向
• 山谷风
谷风：由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡
山风：夜间由平原或山坡吹向谷地 • 海陆风 海风：在沿海地区，白天由于陆地与海洋的温度差而 形成海风吹向陆地 陆风：晚上陆风吹向海上
• 季 风: 随季节转换的风
2、风的特性
(1) 风随时间的变化 • 风的日变化 地面上是夜间风弱，白天风强；高空中却是夜里风强，白 天风弱。在沿海地区，白天产生海风，夜晚产生陆风。 • 风的季节变化 由于在不同的季节，太阳和地球的相对位置不同，使地 球上存在季节性温度变化，因此，风也会产生季节性变化规 律。
二、世界风能的发展历史
人类开发利用风能的历史 风帆助航、风力发电、风车提水
微型风力发电机
风电路灯
风车
1. 欧洲利用风能的历史
12世纪风车从中东传入欧洲。 16世纪，荷兰人利用风车排水、 与海争地，在低洼的海滩上建 国立业。 在蒸汽机出现之前，风力机械 是动力机械的一大支柱，但因 竞争不过蒸汽机、内燃机等而 被淘汰。 19 世纪丹麦人首先研制了风力 发电机。 1891年，丹麦建成世界第一座 风力发电站。 20世纪70年代后，风力发电蓬 勃发展。 21世纪中叶，风能成为世界能 源供应的支柱之一。
中国有效风能密度分布
我国风能资源区划
风能丰富区
东南沿海、山东半岛、辽东半岛 三北地区 松花江下游区 东南沿海内陆和渤海沿海区 三北的南部区 青藏高原
风能较丰富区
风能可利用区
风能贫乏区
两广沿海区 大小兴安岭地区 中部地区 川云贵和南岭山地区 雅鲁藏布江和昌都区 塔里木盆地西部区
39~49 50~61
8.0~10.7
10.8~13.8 13.9~17.1
强风 大树摇动，电线鸣叫，举伞困难 疾风 树身摇动，顶风行走极为困难
8 9 10 11 12
大 风 烈 风 狂 风 暴 风 飓 风
小树枝折断，顶风行走极 为困难 房屋发生轻微损毁（烟囱 倒塌，房屋瓦片揭掉）
62~74 75~88
三、世界风电发展状况
世界风力发电持续快速发展 根据世界风能协会（WWEA）统计，1996年世界风电总装 机容量为607万KW，2007年为9385万千瓦，2008年达到
风能资源丰富的地区主要分布在西北、华北和东 北的草原和戈壁，以及东部和东南沿海及岛屿 西部地区的风能资源占全国风能资源的50%以上
甘肃省实际可开发的风能储量为1143万kW 青海省为2421万kW 新疆维吾尔自治区为3433万kW 内蒙古自治区为6178万kW。 云南省和西藏自治区也有很多地区可以利用风能。
3. 积极开发风能的国家
风能开发积极的国家主要有两类 第一类是德、美等欧美国家，为保护环境降低二氧 化碳排放量，在考虑环境成本的基础上，愿意花钱 利用风能 第二类是发展中国家，如印度、中国等，主要是因 为缺电，愿意利用风能。但这类市场有赖于政府支 持
中国风能发展需要制度创新 中国风力资源丰富，但风电发展落后 原因：缺乏透明、完整、可持续、有效力的风能政策和法 律制度 国家发改委制定的《可再生能源中长期发展规划》指出： 到2020年中国风电装机容量将达到2000万瓦，要实现这一 目标需要制度创新
风能密度 通过截面积的风所含的能量，常以W/m2表示。 风能密度与空气密度有直接关系 一般，海边地势地，气压高，空气密度大，风能密度就高。 高山气压低，空气稀薄，风能密度就小些。 如果高山风速大、气温低仍有相当大的风能潜力。
我国探明风能理论储量为32.26亿KW 可发利用为2.53亿KW，近海可利用风能7.5亿KW 东南沿海是最大风能资源区，风能密度为 200W/M2～300W/M2 大于6m/s的风速时间，全年3000h以上就可取得较大 经济利润效益
2. 我国利用风能的历史
3000年前的商代：开始出现帆船 唐代：“乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海” 明代：郑和下西洋 明代后：宋应星《天工开物》有：“扬郡以风帆数扇，俟风 转车，风息则止” 方以智著的《物理小识》有：“用风帆六幅，车水灌田，淮 阳海皆为之” 中国沿海沿江地区的风帆船和用风力提水灌溉或制盐的做法， 一直延续到20世纪50年代
季节性变化
(2) 风的随机性变化 • 日变化
典型的不同地点的 风速日变化曲线
• 紊流 紊流主要是由于气流 与地面的摩擦而产生的。
8min内风速风向随时间的瞬时变化过程
3. 风速的描述
风力 风的 等级 名称 0 1
陆地地面物的征象
相应风速 （km/h） <1 1~5 (m/s) 0~0.2 0.3~1.5
无风 大气稳静，炊烟直上 软风
烟随风飘动，风向可辨，但风标不动
2
3 4
轻风 脸有风感，树叶动，风标也动
微风 树叶和细枝摇动，小旗展开 和风 尘沙刮起，纸片飞舞，小树枝摇动 有小树摇动，池塘、沼泽水面掀起浪 花
6~11
12~19 20~28
1.6~3.3
3.4~5.4 5.5~7.9
5
6 7
清风
29~38
17.2~20.7 20.8~24.4 24.5~28.4
陆地少见，树木连根拔起， 89~102 建筑物严重破坏
陆地极少，一旦发生必有 重大损毁
103~117 28.5~32.6 >117 >32.6
陆地绝不Leabharlann Baidu其摧毁力极大
4. 风能资源
地球风能约为2.74×109MW 可利用风能为2×107MW，是地球水能的十倍 只要利用上地球1%的风能就能满足全球能源的需要 降低成本，提高产出，是普及风能发电必须克服的 障碍