风力发电
风力发电
沙漠地区不仅风力较大,而且频繁,如果能充分利用便是一种很好的洁净能源。受气压分布形势和大气环流大势的影响,中国沙漠地区在风速的地域分布上具有北大南小的特点,强风区出现于中哈和中蒙国界附近,尤其是一些山隘、峡谷风口地带,风力特大,形成特大风区。如被人们称为“风库”的安西,群众说这里是“一年一场风,从春刮到冬”。全年平均有80天(最多年份达105天)出现超过8级(风速≥17.2米/秒)的大风。新疆准噶尔盆地西部的准噶尔门的大风更是著名,全年有165天出现大风,最大风速超过40米/秒,能把艾比湖岸上直径2厘米~3厘米的砾石吹起堆成高30厘米的砾波。更惊人的是,在古尔图桥以南9千米处的东岸,风暴卷起河岸上直径1厘米一2厘米的砾石,堆成高5米~7米,宽为70米的砾丘,沿河分布达1千米以上。新疆东部也是著名大风区,克尔碱全年≥8级的大风天数有183天,≥10级的大风天数有100天,≥12级的有20天,瞬时极大风速为45.5米/秒。像这样的大风,在中国东南沿海地区也是罕见的。
沙漠地区风大,固然有大的破坏力,对国民经济建设和人民生活带来不少危害。但是,值得注意的是大风所携带的能量也多,只要风速提高1倍,风的能量就提高8倍。所以大风也是一种能源。特别是由于沙漠地区风力集中在风季,为风能利用提供了有利条件,能够比其它年平均风速一样的地区得到更多的能量。即使在年平均风速不大的地区,也能提供相当大的风能。太阳辐射热的能量中,虽然只有大约2%转变为风能,但其总量的绝对值也是很可观的。估计全球的全部风能约为2.74万亿千瓦,其中可利用的约为200亿千瓦。
我们知道,风作为动态现象,变化很大,它随着时间、离地高度、地形、地物和周围环境的不同而变化。同一地区,一天之内,风的强弱也会不同;在地面,白天风可能大些,而夜间可能小些;在高空却往往是夜间风大些,而白天却可能小些;
通常,人们根据“年平均风能密度”分布情况,把风能资源依可利用量多少,划分为四个区域,即:“风能奉富区”有效风能密度为每平方米大于200瓦,每年可利用时间在风速为每秒3一6米时,达3500~6000小时以上,一般在沿海以外和岛屿上,以及大草原、荒漠地区、山坡地带;“风能较丰富IX“有效风能密度为每平方米150瓦~200瓦,每年可利用时间在风速为每秒3-6米时,达2000一5000小时,一般在离海岸20~50千米的沿海、大平原和高原地带;“风能可利用区”有效风能密度为每平方米50一150瓦,每年可利用时间在风速为每秒3米时,为2000一4000小时,一般在内地部分地区以及江河地带;“风能欠缺区”有效风能密度为每平方米50瓦,每年可利用时间在风速为每秒3米时,少于2000小时,一般在内陆和盆地地带。人们就是根据这些风能蕴藏量的不同,采取相应的开发利用风能的具体措施,加以科学合理的利用。
风能的利用,在12世纪以前,并没有多大发展。只是到了12世纪,风车才逐步发展起来,井得到普及推广,特别是在欧洲成为重要的动力能源。这段风车的“黄金时代”延续了近700年。到18世纪,随着蒸汽机的出现,这种曾红极一时的风车,才逐渐被人们遗忘。在20世纪初,丹麦、美国等国开始研制一些中、小型风力发电机,即以风能转化为电能。但是,因为受到科学技术发展的限制,风力发电机改进不大,主要存在着设备寿命短,占地面积大,单机容量小,发电成本高,以及受地面风速、变幅等自然条件的制约,未能充分发挥效益。尽管在50年代前后,英国、美国、法国、丹麦以及前苏联等国都开始研制大型风力机,并取得一些进展。可在60年代,由于石油价格下降,用石油发电比较简便,致使风力发电又停滞下来。随着1973年第一次世界石油危机的发生,油价上涨以及使用矿物琳料给环境造成了严重的污染,促使风力发电又重新得到发展。特别是在美国、丹麦等国,出现了很多“风电场”。当今世界上大约有50万部风力发电机在运行,发电总功率约为400万千瓦。已投入使用的最大风电机,单机功率为7300千瓦。专家预测,今后5年,世界每年风力发电的增长潜力估计为30万千瓦一40万千瓦。
风力发电
中国是一个季风盛行的国家,风能资源比较丰富,沿海岛屿、沙漠地区的风能资源都是十分可观的。据专家考察测算,全国风力资源总储量约16亿千瓦/年,近期可开发的约1.6亿千瓦/年。近几年来,我国许多科研单位及大学相继开展了风力发电的研究工作,已研制出了100多种不同形式、不同容量的风力发电机组。对一些交通不便、远离电网的偏僻边远地区,充分利用风能发电以解决生产和生活用电,无疑是一条重要而可行的途径。例如,在内蒙古地区推广使用的50瓦一100瓦小型风电机,使22%的农民和牧民用于收看电视、听广播、照明以及用于电圈栏、电动挤奶等,收到了很好的社会效果。福建省平潭岛是我国风能资源最丰富的地区之一,早在1982年就使用了55千瓦的风电机,290千瓦的风电机组也已安装使用。80年代末,新疆投资1900万元开始建造一台装机容量为100万干瓦,年发电量5000万千瓦时的风力发电机组,是目前的亚洲之最。我国在江河湖海地区已利用风能提水。到1990年底,全国已有1048台风力提水机在运转,灌溉面积达2.58万亩。此外,风能致冷、致热、风帆等利用也在发展中。国家计划在本世纪末将在完善家用小型风电机的同时,积极开展中、大型风机的研制。