自然环境系统学自然地理 (6).pdf

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1、风能发电：现在和未来的一种能源风能发电：现在和未来的一种能源 风力发电的原理虽然很古老，但其应用技术却是现代化的，并为人类带来了实际利益。据科学家估测，风力作为一种能源，其生产潜能可超过当前全球能源需求量的许多倍。然而，尽管拥有技术，但风能发展仍然进展缓慢，这主要归因于不断变化的可再生能源政策。1.风能的性质风能的性质风能发电依赖于具体地点的风力特性。有利于风力稳定的条件是：受信风和西风影响的海岸线；山区地形限制气流流向，而谷地内部发展为热力低气压，从而形成了稳定的区域性气流；形成局地风的区域，如开阔平坦的草原、下沉气流区或季风区。许多发展中国家所处地区都具有风力稳定的优势条件，如穿越热带地区

2、的信风。在风能资源充裕的地方，风力通过风场设置的发电机组或单个发电机来生产电力（见图1）。如果稳定风力的可信度低于25%30%，那么只有小规模的风能发电在经济上是可行的。图图1 发电风场：美国堪萨斯州和阿森松岛上的风力发电发电风场：美国堪萨斯州和阿森松岛上的风力发电在美国中西部地区，南、北达科他州和得克萨斯州的风能可以满足全美国的电力需求。在加利福尼亚海岸山脉地区，太平洋与中央谷地之间的海陆风，其强度在410月份达到最大，这正好与炎热夏季空调设备的用电高峰相一致。在北美伊利湖东岸，伯利恒钢铁厂因工业污染而被关闭。2007年，该厂旧址上建立的8台2.5MW的风力涡轮机，使得这片区域重新发展起来了

3、（图2）。如今，这片昔日的“棕色土地”提供的电量相当于纽约州拉克万纳市75%的需电量；而且很快将增加12台风力涡轮机。这里即将成为美国最大的城市发电装置，发电能力可达50MW。还有一个提案，在伊利湖上安装约167台涡轮机，使发电能力达到500MWo这个昔日的钢铁城市正在利用风能发电使自己摆脱经济上的不景气，其提出的口号是“把铁锈地区转变为风带”。1虽然美国大多数的风能发电厂建在陆地上，但海上风能发电更有潜力。在马萨诸塞州科德角附近，最近关于海角风能发电场的建设提案已获得批准，它是第一个被获准的国家级海上项目。支持者认为，尽管这可能增加额外费用，但海上发电量也会呈增长趋势，特别是在人口密集的东部

4、沿海地区。目前正在酝酿的近海工程项目至少有12个，大多数布置于东海岸。建在陆地上的风能发电厂，伴随自身收益增加而逐渐发展壮大。在美国爱荷华州和明尼苏达州，农场主通过租用涡轮机来生产风能产品，每年可获得2000美元的收益；利用自己的涡轮机，每年则可获益20000美元，而这些风力发电机仅需占地0.25英亩。如果这些风能潜力得以开发，再加上输电线路的建设，那么美国中西部将会变得经济繁荣。图图2 工业基地旧址上的风力发电机工业基地旧址上的风力发电机2.风能电力的状况和优势风能电力的状况和优势风能开发是一项发展最快的能源技术，全世界的装机容量不断增加，保持着每3年增长一倍的趋势。截至2009年底，世界上

5、80个国家的总装机容量超过了159213MW（百万瓦特或159.2GW）；2009年全球风能投资突破了630亿美元大关，该产业雇用的员工超过了55万人。预计2012年就业员工将达100万人。一般规模的发电风场所产生的电能超过100MW。到2009年，美国的风力发电容量超过35000MW，3年内增加了300%。美国37个州都有风能发电装置，容量最大的地区是得克萨斯州、爱荷华州、加利福尼亚州、华盛顿州、俄勒冈州和伊利诺伊州。这让美国的风能发电机容量居于世界最高水平，其次是中国和德国。2009年底，欧洲风能协会宣布：他们的风力发电安装容量超过了74767MW，1年内增加了23%。德国增速最快，其次是

6、西班牙、意大利、法国和英国。欧盟设定的目标是：到2020年，可再生能源要占到总能源的20%。利用风能资源可获得巨大的经济效益和社会效益。从成本考虑，风能颇具成本竞争力，实际中要比石油、煤炭、天然气和核能都便宜。风能发电是可再生资源，对人类健康和环境无负面影响。关于风力涡轮发电机对鸟类伤害的问题，有一项调查表明：与通信塔、杀虫剂、高压线、家猫、建筑物或玻璃窗（碰撞）相比，风力涡轮对鸟的致死率是最低的。如果以风能替代煤炭，风能每生产10000MW的电能就可以减少3.3*107吨的CO2排放；如果替代的是混合化石燃料，则可减少2.1*107吨排放。如果全球协同合作，2020年之前可完成一项风电容量为1250000MW的6000亿美元的产业，这可满足全球12%的用电量需求。政府与跨国能源公司无论是否支持全面推行风能这类可再生资源；但在不久的将来，能源现状会让我们别无选择，全球政治现状也证实了能源的紧迫性。在21世纪中叶，风电能源等可再生能源将成为高效环保的常规能源。2