人们是怎样利用风能的?

Question

人们是怎样利用风能的?

Answer 1

风能
当太阳幅射能穿越地球大气层时,大气层约吸收2×1016瓦的能量,其中一小部分转变成空气的动能.因为热带比极带吸收较多的太阳辐射能,产生大气压力差导致空气流动而产生“风”.
风能非常巨大,理论上仅1％的风能就能满足人类能源需要.风能利用主要是将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能,其具体用途包括：风力发电、风帆助航、风车提水、风力致热采暖等.其中,风力发电是风能利用的最重要形式.
风帆与风车
风能利用,已有数千年的历史.最早的利用方式是“风帆行舟”.埃及尼罗河上的风帆船、中国的木帆船,都有两三千年的历史记载.唐代有“乘风破浪会有时,直挂云帆济沧海”诗句,可见那时风帆船已广泛用于江河航运.最辉煌的风帆时代是中国的明代,14世纪初叶中国航海家郑和七下西洋,庞大的风帆船队功不可没.
1000多年前,中国人首先发明了风车,用它来提水、磨面,替代繁重的人力劳动.12世纪,风车从中东传入欧洲.16世纪,荷兰人利用风车排水、与海争地,在低洼的海滩地上建国立业,逐渐发展成为一个经济发达的国家.今天,荷兰人将风车视为国宝,北欧国家保留的大量荷兰式的大风车,已成为人类文明史的见证.
风力发电
历史上,由于西欧各国燃料缺乏,而且其地理位置在盛行西风带上,故刺激其发展风力发电.
19世纪末,丹麦人首先研制了风力发电机.1891年,丹麦建成了世界第一座风力发电站.现在丹麦已拥有风力发电机3000多座,年发电100亿度.
100多年来,世界各国研制成功了类型各异的风力发电机.1998年,全世界风力发电装机容量达到960万千瓦,全球风力发电量达210亿千瓦时,可供350万户家庭使用.
风力发电机主要包括水平轴式风力发电机和垂直轴式风力发电机等.其中,水平轴式风力发电机是目前技术最成熟、生产量最多的一种形式.它由风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件所组成.风轮将风能转换为机械能,低速转动的风轮通过传动系统由增速齿轮箱增速,将动力传递给发电机.整个机舱由高大的塔架举起,由于风向经常变化,为了有效地利用风能,还安装有迎风装置,它根据风向传感器测得的风向信号,由控制器控制偏航电机,驱动与塔架上大齿轮啮合的小齿轮转动,使机舱始终对风.
在电力不足的地区,为节省柴油机发电的燃料,可以采用风力发电与柴油机发电互补,组成风－柴互补发电系统.
风力发电场（简称风电场）,是将多台大型并网式的风力发电机安装在风能资源好的场地,按照地形和主风向排成阵列,组成机群向电网供电.风力发电机就像种庄稼一样排列在地面上,故形象地称为“风力田”.风力发电场于20世纪80年代初在美国的加利福尼亚州兴起,目前世界上最大的风电场是洛杉矶附近的特哈查比风电场,装机容量超过50万千瓦,年发电量为14亿千瓦·时,约占世界风力发电总量的23％.
风力发电的优越性可归纳为三点：第一,建造风力发电场的费用低廉,比水力发电厂、火力发电厂或核电站的建造费用低得多；第二,不需火力发电所需的煤、油等燃料或核电站所需的核材料即可产生电力,除常规保养外,没有其他任何消耗；第三,风力是一种洁净的自然能源,没有煤电、油电与核电所伴生的环境污染问题.
中国风能资源丰富,可开发利用的风能资源总量约为2.53亿千瓦.国内最著名的风电场,是新疆乌鲁木齐附近的达坂城风电场,总装机容量1.68万千瓦.世纪之交,中国制定了风力发电的长远发展计划,提出2000年风电装机40兆瓦以上的目标,为21世纪大规模开发风电打下了良好的基础.