风能的概念

一．风能的概念太阳光从上而下照射大气层，使之升温。

又由于地球的自转和公转，地面附近各处受热不均，大气温差发生变化，引起空气流动。

空气在水平方向上的流动就形成了风。

二．风能利用的历史风能是利用风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量，用于发电、提水、助航、致冷和致热等。

人类利用风能的历史可以追溯到公元前。

中国是世界上最早利用风能的国家之一。

公元前数世纪中国人民就利用风力提水。

灌溉、磨面、舂米，用风帆推动船舶前进。

到了宋代更是中国应用风车的全盛时代，当时流行的垂直轴风车，一直沿用至今。

在国外，公元前2世纪，古波斯人就利用垂直轴风车碾米。

10世纪伊斯兰人用风车提水，11世纪风车在中东已获得广泛的应用。

13世纪风车传至欧洲，14世纪已成为欧洲不可缺少的原动机。

在荷兰风车先用于莱茵河三角洲湖地和低湿地的汲水，以后又用于榨油和锯木。

只是由于蒸汽机的出现，才使欧洲风车数目急剧下降。

1.风力发电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，利用蓄电池蓄能，以保证无风时的用电。

二是风力发电与其他发电方式相结合，向一个单位或一个村庄供电。

三是风力发电并入常规电网运行，向大电网提供电力，常常是一处风场装机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。

风力泵水---------采用风轮，传动装置将风能转化为机械能，将水由深井中的水压管中抽出风力泵水自古至今一直有比较普遍的应用。

至20世纪下半叶时，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，风力泵水机有了很大的发展。

现代风力泵水机根据用途可分为两类，一类是高扬程小流量的风力泵水机，它与活塞泵相配提取深井地下水，主要用于草原、牧场、为人畜提供饮水。

另一类是低扬程大流量的风力泵水机，它与螺旋泵相配，提取河水、湖水和海水，主要用于农田灌溉、水产养殖或制盐2.风力助帆在机动船舶发展的今天，为节约燃油和提高航速，古老的风力助帆也得到了发展。

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%3.风力制热将风能转化为热能，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，变为热能。

二是有风力机将风能转化为空气压缩能，在转换为热能、三是将分离机直接转换为热能。

数千年来，风能技术发展缓慢，也没有引起人们足够的重视。

但自1973年世界石油危机以来，世界能源消费剧增，煤炭、石油、天然气等化石能源资源消耗迅速，生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，人类社会的可持续发展受到严重威胁。

而此时风能作为一种有着巨大的发展潜力的无污染和可再生新能源，开始受到大家的重视。

风力发电的优点1.风能是非常清洁的能源，它在转换成电能的过程中，基本上没有污染排放，所以它几乎不对环境产生任何污染。

2.风能又是可再生的，风力发电不需要消耗宝贵的不可再生资源，它的能源可以说是取之不尽、用之不竭的，因此风力电既环保又节能。

3.在所有清洁能源中，风力发电技术也是最成熟的，风力机组正在向大型化发展，单机容量达数兆瓦，风电价成本也下降较快。

4.风电与火电、水电及核电相比，建设周期短、见效快，如果不算测风周期的话，建成一个大型风电场只需要不到一年的时间，因此风电一直是世界上增长最快的清洁能源。

国际发展现状2011年全球风电新增装机量达到40.5吉瓦(1吉瓦=1000兆瓦)，全球风电累计装机量达到237吉瓦，装机量同比增长21%，全球风能理事会提供的2010年这一数字为22.5%。

按照年度计算的装机量增长幅度只有6%，都显示装机量增速放缓。

欧洲在5年之前以占全球风电装机容量51%的份额占据风电装机第一的位置，2011年其新增装机量只占据全球新增装机量24.5%。

包括美国和加拿大在内的美洲市场新增装机量同比增长44%，此外，亚洲市场发展迅猛，而且还在加速。

报告统计的数据表明，2011年美国和加拿大分别新增风电装机6.8吉瓦和1.3吉瓦，美洲国家新增风电装机量占全球22.9%。

亚洲国家发展更为迅猛，包括经合组织亚洲地区成员在内的亚洲国家截至2011年底累计风电装机量达到85吉瓦，相比2010年65吉瓦的水平增长了34.1%。

其中中国2011年新增风电装机容量17.6吉瓦，印度新增3吉瓦，亚洲地区国家新增风电装机容量占全球52.1%。

中国、美国、德国、西班牙四大风电大国的累计风机装机容量接近全球累计风电装机总容量的70%。

2010年，亚洲市场无疑成为全球风电的最大赢家，因受到中国与印度市场的拉动，新增装机超出全球新增的一半，接近欧洲的两倍及北美的三倍以上，新增装机稳居全球新增第一。

印度也因为一系列利好政策的出台，在2009 年稍适调整后出现了风电的爆发性发展，新增装机达2 139MW，累计装机达12.96GW分别排名第三、第五。

此外，在亚洲地区，紧随其后的是日本、韩国，新增装机分别为221MW和31MW，累计量达到2 429MW和342MW。

几个特征：首先是亚洲成为重要的新兴市场。

在良好政策环境的支持下，2011年亚洲市场增长强劲在很大程度上抵消了欧美地区的疲软，中国市场尽管不再持续翻倍增长，但新增装机达到了187.6GW，以占全球新增市场的一半的姿态领跑全球风电市场。

印度也几乎实现翻倍增长，从新增装机来看，它紧随中、美之后排在世界第三。

其次是欧盟风电稳步发展。

尽管发展速度放缓，但是欧盟风电的累计装机仍稳步增长，发展速度放缓的主要原因是葡萄牙、希腊和爱尔兰等国的债务危机使其主要风电市场的发展受到阻碍，此外是德国、西班牙和丹麦等风电传统强国的发展明显减速。

第三是美国市场缩水。

近年来，对于气候变化和能源需求的逐步关注，催生了风电产业的发展，2008年爆发的经济危机更是为新能源的发展带来了机遇。

目前，各国的能源规划、政策支持力度和承诺，风电市场及产业的动态，风能资源潜力，商业化的技术趋势，大型项目进展以及电网参与度是影响风电发展的主要因素。

2010年，由于世界经济恢复缓慢，欧美的财政紧缩，化石燃料价格下跌以及金融危机以来的信贷匮乏，影响了对风机的需求。

应对气候变化努力背后政治推动力的减弱等负面因素也引发了市场对风电前景的担忧，但是总体来看，风电已经越来越对投资者具有吸引力，很多项目都正在规划中，尤其是墨西哥湾的石油灾难和日本的核事故，更加提高了人们对发展风电等可再生能源的认识，未来五年全球风电发展呈现乐观的态势。

四．我国风能分布--------风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。

我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。

中国位于亚洲大陆东南、濒临太平洋西岸，季风强盛。

季风是中国气候的基本特征，如冬季季风在华北长达6个月，东北长达7个月。

东南季风则遍及中国的东半壁。

据中国气象科学研究院估算，中国风能资源主要分布在东南沿海及附近岛屿，新疆、内蒙古和甘肃走廊、东北、西北、华北和青藏高原等部分地区，每年风速在3m /s 以上的时间近4000小时左右，一些地区年平均风速可达7m／s以上，具有很大的开发利用价值。

我国面积广大，地形地貌复杂，故而风能资源状况及分布特点随地形、地理位置不同而有所不同，据此可将风能资源划分为四个区域（包括海上建设的风电场）。

(1) 东南沿海及其岛屿地区风能丰富带沿海及其岛屿风能丰富带，年有效风功率密度在200W/m2以上，风功率密度线平行于海岸线，沿海岛屿风功率密度在500W/m2以上，如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等，可利用小时数约在7000～8000小时。

这一地区特别是东南沿海，由海岸向内陆是丘陵连绵，风能丰富地区仅在距海岸50km之内。

东南沿海受台湾海峡的影响，每当冷空气南下到达海峡时，由于狭管效应使风速增大。

冬春季的冷空气、夏秋的台风，都能影响到沿海及其岛屿，是我国风能最佳丰富区。

我国有海岸线约1800km，岛屿6000多个，这是风能大有开发利用前景的地区。

(2) 三北（东北、华北、西北）地区风能较丰富带包括东北三省、河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏和新疆等省/自治区近200km宽的地带，风功率密度在200～300W/m2以上，有的可达500W/m2以上，可开发利用的风能储量约2亿kW，约占全国可利用储量的79%。

如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁、承德围场等，可利用的小时数在5000小时以上，有的可达7000小时以上。

这一风能较丰富带的形成，主要是由于北部地区处于中高纬度的地理位置。

由于欧亚大陆面积广大，北部地区气温又低，是北半球冷高压活动最频繁的地区，而我国地处欧亚大陆东岸，正是冷高压南下必经之路。

北部地区是冷空气入侵我国的前沿，在冷锋（冷高压前锋）过境时，在冷锋后面200km附近经常可出现6～10级（10.8～24.4m/s）大风。

对风能资源利用来说，就是可以有效利用的高质量大风。

这一地区的风能密度，虽较东南沿海为小，但其分布范围较广，是我国连成一片的最大风能资源区。

该地区风电场地形平坦，交通方便，没有破坏性风速，是我国连成一片的最大风能资源区，有利于大规模的开发风电场。

但是，建设风电场时应注意低温和沙尘暴的影响，有的地方联网条件差，应与电网统筹规划发展。

(3) 内陆局部风能丰富区在两个风能丰富带之外，风功率密度一般在100W/m2以下，可利用小时数3000小时以下。

但是在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响，风能也较丰富，如鄱阳湖附近较周围地区风能就大，湖南衡山、湖北的九宫山、河南的嵩山、山西的五台山、安徽的黄山、云南太华山等也较平地风能为大。

青藏高原海拔4000m以上，这里的风速比较大，但空气密度小，如在海拔4000m的空气密度大致为海平面的67％，也就是说，同样是8m/s的风速，在海平面风功率密度为313.6W/m2，而在海拔4000m只有209.9W/m2。

这里年平均风速3～5m/s，风能仍属一般地区。

(4) 海上风能丰富区我国海上风能资源丰富，10m高度可利用的风能资源约是陆上的3倍，即7.5亿kW。

海上风速高，很少有静风期，可以有效利用风电机组发电容量。

风速随高度的变化小，可以降低塔架高度。

海上风的湍流强度低，没有复杂地形对气流的影响，可减少风电机组的疲劳载荷，延长使用寿命。

一般估计海上风速比平原沿岸高20%，发电量增加70%，在陆上设计寿命20年的风电机组在海上可达25年到30年，且距离电力负荷中心很近。

随着海上风电场技术的发展成熟，经济上可行，将来必然会成为重要的可持续能源。

五．有效风能密度东南沿海及其附近岛屿是风能资源丰富地区，有效风能密度大于或等于200W/m2的等值线平行于海岸线；沿海岛屿有效风能密度在300W/m2以上，全年中风速大于或等于3m/s 的时数约为7000～8000h，大于或等于6m/s的时数为4000h。