风能的利用摘要：进入21世纪，我国在风能的开发利用上加大了投入力度，使高效清洁的风能利用在我国能源的格局中占有应有的地位。

关键词：风、风能、太阳辐射、能源……一、概述风是由太阳辐射引起的。

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而形成风。

我国是世界上最早利用风能的国家之一。

公元前数世纪我国人民就利用风力提水、灌溉、磨面、舂米和用风帆推动船舶前进。

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，风能作为新能源的一部分才重新有了长足发展。

据估计，到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能，但全球的风能约为2.74×107 MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

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还难以到达的农村、边疆，作为解决生产和生活能源也日益受到重视。

我国位于亚洲大陆的东南，濒临太平洋西岸，季风强盛。

季风是我国气候的基本特征，如冬季季风在华北长达六个月、在东北长达七个月，东南季风则遍及我国东半部。

全国风力资源的总储量为每年的 1.6×106 MW，近期可开发的约为1.6×105 MW，内蒙古、青海、黑龙江、甘肃等省风能储量居我国前列，年平均风速大于3m/s的天数在200天以上。

我国风力发电机的发展，在20世纪50年代末是各种木结构的布篷式风车，1959年公江苏省就有木风车20多万台，到60年代中期主要是发展风力提水机。

70年代中期以后风能开发利用得到迅速发展。

进入21世纪，我国在风能的开发利用上加大了投入力度，使高效清洁的风能利用在我国能源的格局中占有应有的地位。

二、风况2.1风的起源大气的流动也像水流一样是从压力高处往压力低处流动，太阳能则是形成太气压差的原因。

由于地球表面各处温度和气压的变化，气流就会从压力高处向压力低处运动，把热量从热带向两极输送，因此形成不同方向的风，并伴随不同的气象变化。

从全球尺度来看，大气中的气流是巨大的能量传输介质，地球的自转会进一步促进了大气中的半永久性的行星尺度环流的形成。

地球各处的地形地貌也会影响风的形成。

2.2 风的变化风向和风速是两个描述风的重要参数。

风向是指风吹来的方向，如果是从北方吹来的就称为北风。

风速是表示风移动的速度，即单位时间内空气流动所经过的距离。

风向和风速这两个参数都是在变化的。

风随时间的变化，包括每日的变化和季节变化。

通常一天之中，风的强弱在某种程度上可以看作是周期性的。

如地面上夜间风弱，白天风强；高空中正相反，是夜里风强，白天风弱。

由于季节的变化，太阳与地球的相对位置也发生变化，使地球上存在季节性的温差。

因此风向和风的强度也会发生季节性的变化。

我国大部分的地区风的季节性变化情况是：春季最强，冬季次之，夏季最弱。

当然也有部分地区例外，如有的沿海地区，夏季季风最强，春季季风最弱。

风随高度的变化，从空气运动的角度，通常将不同高度的大气层分为三个区域。

离地面2m以内的区域称为底层；2～100m的区域称为下部摩擦层，底层与下部摩擦层总称为地面境界层；从100～1000m的区段称为上部摩擦层，上述三区域总称为摩擦层（也称大气境界层）。

摩擦层之上是自由大气。

地面境界层内空气流动受涡流、粘性、地面植物及建筑物等的影响，风向基本不变，但离地面越高处风速越大。

风的随机性变化，风速是变动部位的平均风速，如果用自动记录仪来记录风速，就会发现是不断变化的。

通常自然风是一种平均风速与瞬间变动的紊流相重合的风。

紊乱气流所产生的瞬时高峰风速也叫阵风风速。

2.3风力的等级风力等级，世界气象组织将风力分为13个等级。

风能是空气所产生的动能。

风不仅含有的能量很大，而且它在自然界中所起的作用也是很大的。

它可使山岩发生侵蚀，造成沙漠，还可在地面输送水分的工作，水汽主要是由强大的空气流输送的，从而影响气候，造成雨季和旱季。

，风中含有的能量，比人类迄今为止所能控制的能量高得多。

全世界每年燃烧煤炭得到的能量，还不到风力在同一时间内所提供给人类的能量的1%。

可见，风能是地球上重要的能源之一。

2.4 风能的特点和风能的密度风能与其他能源相比，既有其明显的优点，又有其突出的局限性。

风能的蕴量巨大、可以再生、分布广泛、没有污染四个优点。

风能的三个弱点：一、能量密度低；二、不稳定；三、地区差异大三、风能资源3．1 风的全球资源及分布风的全球资源及分布。

风的全球分布，在北纬30度和南纬30度之间，空气在赤道区受热而上升，又不断地被来自北方和南方的较强冷空气所补充，这就形成了所谓的哈德利环流。

在地球表面，这意味着冷风刮向赤道。

而来自北纬30度和南纬30度的空气又非常干燥，并且向东运动，这是因为地球自转的速度在这些纬度比赤道低得多。

在这些纬度上有许多沙漠区，例如撒哈拉沙漠。

北纬30度到70度之间、南纬30度到70度是西风盛行区。

这些风形成波形环流，向南(或北)输送冷空气，向北（或南）输送暧空气。

这种类型称作罗斯比环流；风的全球资源估评，1981年，世界气象组织主持绘制了一份世界范围的风资源图。

该图给出了不同区域的平均风速和平均风能密度。

但由于风速会随季节、高度、地形等因素的不同而变化，因些风的资源量只是一个推算估评。

根据世界范围的风能资源图估计，地球陆地表面 1.07×108km2中27%的面积年平均风速高于5m/s（距地面10m处）。

3.2 中国的风能资源中国的风能资源，我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。

据国家气象局估算，全国风能的密度平均为100W/m2，风能资源总储量约为1.6×105MW。

特别是东南沿海及附近岛屿、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4000h，一些地区年平均风速达6～7m/s以上，具有很大的开发利用价值。

我国国家气象局对我国风能采用三级指标体系。

第一级区划指标：主要考虑有效风能密度的大小和全年有效累积小时。

第二级区划指标：主要考虑一年四季中各季风能密度和有效风力出现小时数的分配情况。

第三级区划指标：风力机最大设计风速一般取当地最大风速。

四、风能利用4.1 风能利用概述风能利用主要用于以下几个方面。

一、风力提水。

风力提水从古至今一直得到较普遍的应用。

二、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；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。

三、风帆助航。

在机动船舶发展的今天，为节约燃油和提高航速，古老的风帆助航了得到了发展。

四、风力制热。

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，煮水是耗能大户。

为了解决家庭及低品位工业热能的需要，风力制热有了较大的发展。

4.2 风力发电的形式风力发电的形式。

1）、离网应用。

风机的离网应用有多种多样，主要可以分为以下几类：（1）为蓄电池充电：这种应用大多是指那些供单一家庭使用的小型风力发电机。

（2）为边远地区提供可靠的电力：包括小型、无人值守的风机。

风力发电机通常与蓄电池相连。

而且也可以与光电电池或柴油发电机等其他电源联机。

（3）给水加热：这种系统多用于私人住宅。

典型的用法是将风力发电机直接与浸没式加热器或电辐射加热器相连。

（4）边远地区的其他使用：包括为乡村供电、为小型电网系统供电，以及为商业性冷藏系统和海水（苦咸水）淡化设备供电。

2）、联网应用。

（1）单个的风力发电机：这些发电机可为居民、商业、工业或农业提供电能。

（2）风田：它是将多个风力发电机集中安装、均匀分布并由控制中心集中管理，所发出的电力主要是通过电网的输送，而不是专门服务于一个地区性电负荷。

4.3 风力发电系统的总成本风电是最便宜的再生能源。

现在最新的风电场风电价格低于4美分/（kw.h），它已经能够与新建的化石燃料电厂和核电厂竞争。

随着更多和更大的风电场的开发以及采用更先进技术，风电价格会继续下降。

另外，化石燃料价格不断上升，因此，预计在2010年后，风电电价将比石油发电便宜，可以与煤发电竞争。

风能的经济性已经很强。

据预测，在未来10年里，成本将继续下降，这主要是因为风机价格的下降。

风能的价值取决于如何应用风能和其他能源来完成相同任务所要付出的代价。

从经济效益角度来看，这个价值可被定义为利用风能时所节省下来的燃料费、容量费和排放费。

当从社会效益角度来考虑时，这个价值相当于所节省的纯社会费用。

当风能并入到某一发电系统中后，由于风力发电提供的电能，其他发电装置则可少发一些电，这样就可以节省燃料。

节省多少矿物多少矿物燃料和节省哪一种矿物燃料，现在和将来都将取决于发电系统的构成，也取决于发电装置的性能有，特别是发电装置的热耗率。

鉴于风速的多变性，风力发电常被认为是一种无容量价值的能源。

但实际上，风力发电对整个发电系统可靠性的贡献并不是零。

五、风能的价值当风机正常工作时，不会产生排放废气、废水和固体废弃物。

由于矿物性燃料的燃烧过程要产生大量的废气、废水和固体废弃物，因此几乎所有的以矿物燃料为动力的发电系统都要产生大量的排放物。

这意味着利用风机发电所节省下来的矿物性燃料，可减少污染排放物。

废物排放量的减少程度取决于当地发电设备的构成和所采取的减少排放物的措施。

根据节省的燃料、容量和排放物的多少，可以计算出利用风能所节省的费用，由此便可给出风能利用的价值指标。

一般情况下，往往只分析节省的燃料费和容量费用，但减少的排放物也可以转换成节省的费用。

节省的这些费用可以通过研究因酸雨和日益增强的温室效应对动植物、材料和人类造成的损害而估算出来，也可以通过评估将燃烧矿物燃料的发电厂的排放量降低到引进风力发电后的排放标准所需的技术改造费来计算所节约的排放费。

六、我国风电场介绍近年来，我国政府把风力发电放在优先发展的位置。

我国具有丰富的风力资源，总风能潜力资源估计为2.5×105MW。

1994年，我国进口了163台风力发电机组，总容量为30.1MW,分别安装在14个风场。

我国的发展目标是2010年达到1000～1100M。

七、风力发电亦有环境方面的问题7.1污染排放风机在建造和运行中要产生一些污染问题，还有间接排放问题。

不同能源系统在燃料、系统建造和运行期间二氧化碳排放量大小不同。