能源工程概论吴金星42能源的开发利用－风能.pptVIP

第4章 新能源的开发利用 主要内容 “Windpower is the fastest growing source of energy in the world today. Growth rates have exceeded 30% per year over the past decade”. 认识风 风也是由太阳辐射热引起的。太阳光照射到地球表面的大气层，地球表面各处受热不同，大气层产生温差，从而引起大气的对流运动，就形成风。 一、认识风能 风有一定质量和速度，且有一定温度，因此具有能量。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2％转化为风能，但其总量十分可观。全球的风能约为2.74×109MW，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 风能作为一种无污染、可再生的新能源，发展潜力巨大，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，是解决生产和生活能源的一种可靠途径。 风能的作用 风的能量很大，在自然界中的作用也很大： 可使山岩发生侵蚀，造成沙漠，形成风海流、沙尘暴； 可在地面作输送水分的工作，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。 风能的数量 专家们估计，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我们的能量的1％。可见，风能是地球上重要的能源之一。 据世界气象组织估计，整个地球上可以利用的风能为2×107MW，为地球上可资利用的水力能总量的10倍。 风能的特点 四大优点：①蕴量巨大，②可以再生，③分布广泛，④没有污染。 三大缺点：①密度低，②不稳定，③地区差异大。 二、风能的利用历史 中国利用风能已有悠久的历史，古代甲骨文字中就有“帆”字存在，1800年前东汉刘熙著作里有“随风张慢曰帆”的叙述，说明我国是利用风能最早国家之一。 风能的利用历史 1637年明崇帧十年《天工开物》书里有“扬郡以风帆数页，俟风转车，风息则止”的记载，表明在明代以前，我国劳动人民就会制作将风力的直线运动转变为风轮旋转运动的风车，在风能利用上前进了一大步。 风能的利用 我国东南沿海向来有风力提水的使用习惯。 1978年将研制风电设备列为国家重点科研项目后，先后研制生产了微型和1～2OOkW风电机组，至今已经建成了一批大型风力发电场。 风电技术作为一门不断发展和完善中的多学科的高新技术，通过技术创新，提高单机容量，改进结构设计和制造工艺，以及减轻部件重量，降低造价，优势和经济性必将日益显现出来。 风能的利用 风力发电的风能收集器是风车叶片，它吸收风的动能，然后传到旋转轴，再带动发电机发电。 人类利用风能的历史可以追溯到公元前。 Used in the US for pumping water 1st windmill to generate electricity was built in 1888. Wind farms（风场） became popular in California in the 1980s. 三、风能利用基础知识 1. The Wind Rose（玫瑰） To show the information about the distributions of wind speeds, and the frequency of the varying wind directions, one may draw a so-called wind rose on the basis of meteorological （气象的）observations of wind speeds and wind directions. 2.The Energy in the Wind: Air Density and Rotor（转子） Area A wind turbine（风轮机）obtains its power input by converting the force of the wind into a torque（转矩）(turning force) acting on the rotor blades（转轮叶片）. The amount of energy which the wind transfers to the rotor depends on the density of the air, the rotor area, and the wind speed. Wind Energy System Components Tower Rotor Wind Turbine Height of Tower Small Wind Towers: Height: