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第二章 风 能 ;;;地球上风的运动方向 ;风的形成 地球上任何地方都在吸收太阳的热量，但是由于地面每个部位受热的不均匀性，空气的冷暖程度就不一样，于是，暖空气膨胀变轻后上升；冷空气冷却变重后下降，这样冷暖空气便产生流动，形成了风。而且由于地球自转、公转的力量及地形之不同也更加强风力和风向之变化多端。 ;我们先从一个简单的例子说起。如图：设在以角速度ω沿逆时针方向转动的水平圆盘上，有A，B两点，O为圆盘中心，且有OAOB，在A点以相对于圆盘的速度V沿半径方向向B点抛出一球。如果圆盘是静止的，则经过一段时间 △t=（OA－OB）/V 后，球会到达B，但结果是球到达了B转动的前方一点B’，对这个现象可如下分析，由于圆盘在转动，故球离开A的时，除了具有径向速度V’外，还具有切向速度V1，而B的切向速度为V2，由于B的位置靠近圆心，所以V1＞V2，在垂直于AB的方向上，球运动得比B远些。这是在盘外不转动的惯性系观察到的情形。 ; 对于以圆盘为参考系的B，他只看到A以初速度向他抛来一球，但球并未沿直线到达他，而是向球球运动的前方的右侧偏去了，这一结果的分析发现，地球在具有径向初速度V’的同时，还具有了垂直于这一方向而向右的加速度a’，应用牛顿第二定律对于加速度的解释，既然球出手后在水平方向上没有受到“真实力”的作用，那么球一定受到了一个垂直于速度V’而向右的惯性力Fc。这种在转动参考系中观察到的运动物体（由于转动参考系中各点的线速度不同而产生）的加速现象中科里奥利效应，产生此效应的虚拟的惯性力叫科里奥利力。 ;赤道与南北纬30度之间的大气环流系统;;山谷风;风向和风速 在气象上，风常指空气的水平运动，并用风向、风速（或风力）來表示。风向指风的來向，一般用16个方位或360度來表示。以360度表示时，由北起按顺时針方向量度。风速指的是单位时间內空气的行程，常以米/秒、公里/小时、海里/小时來表示。 ;风的变化 ;风力等级表 ;风能特点;风力发电系统的种类 并网的风电系统 涡轮风机产生电力 进入交流变频系统 转换为交流电网频率的交流电 进入电网 由于风电的输出功率不稳定 风电场装机容量占所接入电网的比例不宜超5%-10%， 且电网需配备一定的备用负荷 独立的风电系统 向用电负荷供电 风力发电 逆变器 直流电 蓄电池 混合型风电系统 风力发电+柴油机发电 风力+（水电解制氢+氢能发电）;风力发电 太阳辐射到地球之能量中的2%变成风力，其中0.1%可供为风力发电之用，因此只要充分利用风力的2%左右即可够人类中所需，风力发电的风能收集器是风车叶片以吸收风的动能，然后传到旋转轴再带动发电机发电，且能够供应全国，可减少石油燃料的消耗。 风力发电是可再生能源发电中增长速度最快、最有商业化前景的产业。据欧洲风能协会1999年10月的一项报告预测，到2020年，风力发电将提供世界电力需求的10%，创造170万个就业机会，并在全球范围內减少100多亿吨二氧化碳废气 。 ;全球的风电发展 鉴于八十年代的石油危机，许多欧洲国家开始寻求出路，最积极的是丹麦，自八十年代开始热衷的支援风力发电，德国是自一九九一年开始立法(规定风电电价为最终用户价格的百分之九十)，随后也有风起云涌的发展。 １８９１年，世界首台风力发电机由丹麦Ｌａ Ｃｏｕｒ教授研制成功，单机容量９千瓦。现在５００～６００（1500）千瓦级的机组已成为风力发电的主力机组，１０００（5000）千瓦级的机组已商品化。将许多台风力发电机集中安装在一片土地上，称风力发电场，简称风电场。中国新疆达阪城风电场，总装机容量７．１９万千瓦。 ;全球的风电发展 2006 年全球风电新增装机容量超过1500 万kW，为历史上新增容量最多的年份，比2005 年的年度新增容量增长了32%，到2006 年底，全球风电装机总容量从2005 年的5909 万kW 增加到7422 万kW(~30个核电厂)，比2005 年增长25.6%。 2008年世界风电新增装机容量为2706万千瓦，累计装机突破1亿千瓦，达到1.2亿千瓦，增长速度为28.8%。欧洲、北美和亚洲是世界风电发展的三大主要市场，2008年当年新增装机容量分别是887.7、888.1和858.9万千瓦，占世界风电装机总量的95%以上。 在工业化国家，0．1万千瓦的风电即可满足350户、近1000人的电力需求，而2330万千瓦电力便可满足2300万人——相当于丹麦、芬兰、挪威和瑞典总人口的电力需求。 ;丹麦政府对风力发电的扶持政策可以归纳如下： 1、投资风能和其它可再生能源可以免交碳税； 2、建立风力发电发展的自愿体系，并用法律的形式加以固定； 3、