2022年风能的利用与发展 .pdf

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1、天津大学化工学院09 化工一班王一斌 3009207018 1 / 9化工信息学结业论文风能的利用与发展题目：风能的利用与发展化工学院09 化工一班王一斌3009207018 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - 天津大学化工学院09 化工一班王一斌 3009207018 2 / 9摘要：随着时代的发展， 地球上的资源越来越有限， 人们为了生存与发展， 正不断开发和利用新能源。 其中，令人注目的就有风能的利用。 风能开

2、发方便，成本低，利用率高，无污染的优点令它脱颖而出，成为新世纪新能源的一颗新星。关键词：风能现状风能利用风能发展名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 天津大学化工学院09 化工一班王一斌 3009207018 3 / 9目录一、风能的概念. 4二、风能的发展历史. 4三、风能的发展现状. 5国际风能利用现状 . 5我国风能利用现状 . 6四、风能的发展现状. 7风能发电 . 7风能致热 . 8风电场的环境问题 . 9五

3、、总结 . 9六、总结 . 9名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - 天津大学化工学院09 化工一班王一斌 3009207018 4 / 9一，风能的概念顾名思义，要想获得风能就先要有风。 风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。风能就是空气的动能， 风能的大小决定于风速和空气的密度。地球上可开发利用的水能总量还要大10 倍。空气

4、流动所形成的动能及为风能。 风能是太阳能的一种转化形式。 太阳的辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布不均，空气沿水平方向运动形风。 风的形成乃是空气流动的结果。 风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。风力等级表如下图所示风级符号名称风速（米）陆地物象海面波浪浪高（米）0 无风0.0-0.2 烟直上平静0.0 1 软风0.3-1.5 烟示风向微波峰无飞沫0.1 2 轻风1.6-3.3 感觉有风小波峰未破碎0.2 3 微风3.4-5.4 旌旗展开小波峰顶破裂0.6 4 和风5.5-7.9 吹起尘土小浪

5、白沫波峰1.0 5 劲风8.0-10.7 小树摇摆中浪折沫峰群2.0 6 强风10.8-13.8 电线有声大浪到个飞沫3.0 7 疾风13.9-17.1 步行困难破峰白沫成条4.0 8 大风17.2-20.7 折毁树枝浪长高有浪花5.5 9 烈风20.8-24.4 小损房屋浪峰倒卷7.0 10 狂风24.5-28.4 拔起树木海浪翻滚咆哮9.0 11 暴风28.5-32.6 损毁普遍波峰全呈飞沫11.5 12 飓风32.7- 摧毁巨大海浪滔天14.0 * 注：本表所列风速是指平地上离地10 米处的风速值二，风能的发展历史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

6、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。到了宋代的中国更是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。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， 在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新

7、能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力， 特别是对沿海岛屿， 交通不便的边远山区， 地广人稀的草原牧场， 以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。即使在发达国家， 风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。美国早名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - 天津大学化工学院09 化工一班王一斌 300920701

8、8 5 / 9在 1974 年就开始实行联邦风能计划。其内容主要是：评估国家的风能资源；研究风能开发中的社会和环境问题；改进风力机的性能， 降低造价； 主要研究为农业和其他用户用的小于100kw的风力机；为电力公司及工业用户设计的兆瓦级的风力发电机组。美国已于80 年代成功地开发了100、200、2000、2500、6200、7200kw的 6 种风力机组。目前美国已成为世界上风力机装机容量最多的国家，超过 2X104MW，每年还以 10% 的速度增长。现在世界上最大的新型风力发电机组已在夏威夷岛建成运行， 其风力机叶片直径为97.5m，重 144t，风轮迎风角的调整和机组的运行都由计算机控制

9、，年发电量达1000 万 kwh。根据美国能源部的统计至 1990 年美国风力发电已占总发电量的 1% 。 在瑞典、荷兰、英国、丹麦、德国、日本、西班牙，也根据各自国家的情况制定了相应的风力发电计划。三，风能的发展现状（一）国际风能利用现状风能的利用主要为风力发电。世界风电市场发展迅猛，总装机容量从1995 年的 4800 兆瓦飞速发展到 06年底的 74223 兆瓦，预计将在未来继续保持良好的发展势头。06 年欧洲市场迎来了有史以来第二个发展高峰年，美国风能市场的成长首次超过欧盟，成为全球发展最快的国家。 按照全球风能委员会的年度报告，甚至在非洲， 风电也取得了可喜的发展。 可以说，单纯从成

10、长率而言， 风电已经成为能源部门仅次于燃气发电的第二大热门领域。图 4-119952007 年全球风电装机容量变化趋势单位：兆瓦按照总装机容量排序，排在前几位的的国家分别是：德国、西班牙、美国、印度和丹麦。 世界上有 13 个国家风能发电能力超过1000 兆瓦，其中法国和加拿大是在 2006 年超过这一数值的。2006年全球风电装机容量排名总装机容量兆瓦市场份额德国20622 27.80% 西班牙11615 15.60% 美国11603 15.60% 印度6270 8.40% 02000040000600008000010000012000000.050.10.150.20.250.30.35

11、0.4装机容量48006100102001360023900311003934147620590917422395267增长率27.08%34.21%33.33%37.36%30.13%26.50%21.04%24.09%25.61%28.35%19951996199819992001200220032004200520062007e名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 天津大学化工学院09 化工一班王一斌 30092

12、07018 6 / 9丹麦3136 4.20% 中国2604 3.50% 意大利2123 2.90% 英国1963 2.60% 葡萄牙1716 2.30% 法国1567 2.10% 前 10 位总计63219 85.20% 其他国家总计11004 14.80% 全球总计74223 100.00% 图 4-22006 年全球风电总装机容量国家分布情况（二）我国风能利用现状目前，我国的风能利用发展很快， 无论在发展规模还是发展水平，都有很大提高。 2004 年，全国在建项目的装机容量约150 万千瓦，其中正在施工的约42万千瓦，可研批复的68 万千瓦，项目建议书批复的45 万千瓦，包括 5 个 1

13、0万千瓦特许权项目。这些项目部分已建成完工，2005 年底我国风机装机容量达到126.6 万千瓦。我国风电产业发展形势很好。 在第三届风能大会上， 展览产品琳琅满目， 各种风机设备、 配套产品品种齐全， 但在这些热闹的背后， 薄弱的风电设备制造业正在拖其后腿。尽管经过20 多年的建设和发展，目前中国风能市场仍然处于不成熟状态。与国外发达国家相比，中国风能源开发无论在技术、规模、水平，还是在发展速度上仍然存在较大差距。严酷的现实是， 发电设备国产化水平低正在成为我国风电产业化的主要障碍。强大的制造业是风能产业发展的重要基础。德国、西班牙、荷兰、丹麦、美国等国的经验表明， 风能产业发展无一例外，

14、都以雄厚的技术实力和强大的制造业为支撑。而我国生产厂家由于长期投入不足，无专业化制造厂，生产规模小、过于分散、集约化程度低、工艺落后、产品质量不稳定、经济效益低。因此，我意大利 , 2.9%英国, 2.6%葡萄牙 , 2.3%法国, 2.1%其他国家总计,14.8%中国, 3.5%丹麦, 4.2%印度, 8.4%美国, 15.6%西班牙 , 15.6%德国, 27.8%名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - 天津大学化工

15、学院09 化工一班王一斌 3009207018 7 / 9国风源产业本地化制造比例较低，从而难以降低工程造价和及时提供备件。高成本、 高价格是制约技术商业化和推广应用的最大障碍。与同类技术相比，风能生产成本比化石燃料高得多。风力发电的成本是煤电的1.7 倍，这就部分削弱了风能推广的经济竞争力。 成本居高不下的原因很多， 其中生产规模小是一个重要原因。风能制造成本仍然偏高。由于能量转化效率低，若要提高转化率，就需要增加系统的复杂性，导致成本上升。风能协会秘书长秦海岩曾表示，“风电产业在中国的发展不会一帆风顺”。以风机制造为例。截至2005 年，已向主管部门提出申请和号称要进入整机制造领域的大中型

16、企业已经超过50 家。但是，即使最乐观的估计，中国市场本土整机厂商不会容纳太多。尽管面临着种种困境， 但是在可再生能源法颁布实施的利好之下，可再生能源，特别是风能的开发利用必将迎来一个快速发展时期。据悉，我国已把风力发电作为新能源发电的重点， 并制订了长期发展计划， 在十几个省 ( 区) 规划建设风电场。而据专家预测， 50 年内，风能发电量将占总发电量的30% 至 40% 。四，风能利用的新发展（一）风能发电风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升， 来促使发电机发电。 依据目前的风车技术， 大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在

17、世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。图为风力发电原理图风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高， 但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 天津大学化工学院09 化工一班王一斌 3009207018 8 / 9技含量的小系统：风力发电机充电器数字逆变器。 风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每

18、一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能； 尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体， 定子绕组切割磁力线产生电能。世界上许多国家都在积极建设大容量海上风力发电场。德国、英国、荷兰、比利时、丹麦等北海沿岸国家拥有得天独厚的海上风能资源。我国东南沿海及其岛屿也有这方面的优势， 应积极开发。 300500kW 级的风力发电设备开始成功地在欧洲推广， 我们亦应急起直追， 开展大型风力发电机的研制生产。我们要不断改进风力发电设备的制造技术， 采取先进的设计方法， 提高兆瓦级风车零部件利用效率和风车在低风速

19、地区的运转效率。风力发电设备运转时， 应尽可能保证电网的稳定性。对于较为理想的可变速风轮的风力发电设备以及采用永磁多极发电机的无齿传动系，也应积极开展研究，以期早日推广应用。（二）风力致热“风力致热”顾名思义，就是将风能转换成热能。 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， 煮水是耗能大户。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。 风力机直接转换热能有多种方法。 最简单的是搅拌液体致热， 即风力机带动搅拌器转动，从而使液体（水或油）变热（见下图） 。 “液体挤压致热”是用风力机带动液压泵，使液体加压后再从狭小的阻尼小孔中高速喷出

20、而使工作液体加热。此外还有固体摩擦致热和涡电流致热等方法。风力装置如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 天津大学化工学院09 化工一班王一斌 3009207018 9 / 9（三）风电场的环境问题噪声影响。风电机组噪声的来源： 一种是风轮叶片旋转时产生的空气动力噪声，从叶片后缘和叶尖处的涡流发出。另一种是齿轮箱和发电机等部件发出的机械噪声，通过精心设计， 如改进叶片外形和增强机舱隔声性能等，可以将噪声减小到能够接

21、受的程度。现代300kW 机组在 8m/S 风速运行时，距离机组200m 处的噪声水平是45dB(A)，丹麦规定这是单台风电机组与居民住房最小的距离，而风电场则应该是500m。另外一种限制的指标是风电机组运行时的噪声水平，应当不超过当地现有的夜间背景噪声水平5dB (A)。对电磁波的干扰。向前散射，使电视信号随风轮转速引起不同程度的衰减。反问散射，电视画面会出现重影或变形。对生态及景观的影响。 传统能源的真实生产成本包括那些不得不由社会吸收的代价，包括健康影响和当地及地区性的环境恶化，从汞污染、 酸雨到气候变化这样的全球性影响。五，总结从上述文段来看，风能的利用还有很多不足的方面，面临的问题还有很多。但是我们还要用发展的眼光来看待，从长远来看， 风能在特殊条件下的确能发挥巨大的作用。 同时，风能在其他方面的利用也越来越多受到瞩目。相信在不久的将来，风能的利用必将为人类新能源的利用做出自己的贡献。六，参考文献百度文库风能利用技术郭新生第 1 版化学工业出版社风能技术与应用钱伯章科学出版社风能开发利用张希良化学工业出版社名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -