風(fēng)能

當(dāng)太陽(yáng)幅射能穿越地球大氣層時(shí)，大氣層約吸收2×1016瓦的能量，其中一小部分轉(zhuǎn)變成空氣的動(dòng)能。因?yàn)闊釒П葮O帶吸收較多的太陽(yáng)輻射能，產(chǎn)生大氣壓力差導(dǎo)致空氣流動(dòng)而產(chǎn)生“風(fēng)”。

風(fēng)能非常巨大，理論上僅1％的風(fēng)能就能滿足人類(lèi)能源需要。風(fēng)能利用主要是將大氣運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，其具體用途包括：風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)帆助航、風(fēng)車(chē)提水、風(fēng)力致熱采暖等。其中，風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能利用的最重要形式。

風(fēng)帆與風(fēng)車(chē)

風(fēng)能利用，已有數(shù)千年的歷史。最早的利用方式是“風(fēng)帆行舟”。埃及尼羅河上的風(fēng)帆船、中國(guó)的木帆船，都有兩三千年的歷史記載。唐代有“乘風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄海”詩(shī)句，可見(jiàn)那時(shí)風(fēng)帆船已廣泛用于江河航運(yùn)。最輝煌的風(fēng)帆時(shí)代是中國(guó)的明代，14世紀(jì)初葉中國(guó)航海家鄭和七下西洋，龐大的風(fēng)帆船隊(duì)功不可沒(méi)。

1000多年前，中國(guó)人首先發(fā)明了風(fēng)車(chē)，用它來(lái)提水、磨面，替代繁重的人力勞動(dòng)。12世紀(jì)，風(fēng)車(chē)從中東傳入歐洲。16世紀(jì)，荷蘭人利用風(fēng)車(chē)排水、與海爭(zhēng)地，在低洼的海灘地上建國(guó)立業(yè)，逐漸發(fā)展成為一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家。今天，荷蘭人將風(fēng)車(chē)視為國(guó)寶，北歐國(guó)家保留的大量荷蘭式的大風(fēng)車(chē)，已成為人類(lèi)文明史的見(jiàn)證。

風(fēng)力發(fā)電

歷史上，由于西歐各國(guó)燃料缺乏，而且其地理位置在盛行西風(fēng)帶上，故刺激其發(fā)展風(fēng)力發(fā)電。

19世紀(jì)末，丹麥人首先研制了風(fēng)力發(fā)電機(jī)。1891年，丹麥建成了世界第一座風(fēng)力發(fā)電站。現(xiàn)在丹麥已擁有風(fēng)力發(fā)電機(jī)3000多座，年發(fā)電100億度。

100多年來(lái)，世界各國(guó)研制成功了類(lèi)型各異的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。1998年，全世界風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到960萬(wàn)千瓦，全球風(fēng)力發(fā)電量達(dá)210億千瓦時(shí)，可供350萬(wàn)戶家庭使用。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要包括水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)等。其中，水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)是目前技術(shù)最成熟、生產(chǎn)量最多的一種形式。它由風(fēng)輪、增速齒輪箱、發(fā)電機(jī)、偏航裝置、控制系統(tǒng)、塔架等部件所組成。風(fēng)輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，低速轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)輪通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)由增速齒輪箱增速，將動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)。整個(gè)機(jī)艙由高大的塔架舉起，由于風(fēng)向經(jīng)常變化，為了有效地利用風(fēng)能，還安裝有迎風(fēng)裝置，它根據(jù)風(fēng)向傳感器測(cè)得的風(fēng)向信號(hào)，由控制器控制偏航電機(jī)，驅(qū)動(dòng)與塔架上大齒輪嚙合的小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)艙始終對(duì)風(fēng)。

在電力不足的地區(qū)，為節(jié)省柴油機(jī)發(fā)電的燃料，可以采用風(fēng)力發(fā)電與柴油機(jī)發(fā)電互補(bǔ)，組成風(fēng)－柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。

風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)（簡(jiǎn)稱(chēng)風(fēng)電場(chǎng)），是將多臺(tái)大型并網(wǎng)式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝在風(fēng)能資源好的場(chǎng)地，按照地形和主風(fēng)向排成陣列，組成機(jī)群向電網(wǎng)供電。風(fēng)力發(fā)電機(jī)就像種莊稼一樣排列在地面上，故形象地稱(chēng)為“風(fēng)力田”。風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)于20世紀(jì)80年代初在美國(guó)的加利福尼亞州興起，目前世界上最大的風(fēng)電場(chǎng)是洛杉磯附近的特哈查比風(fēng)電場(chǎng)，裝機(jī)容量超過(guò)50萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量為14億千瓦·時(shí)，約占世界風(fēng)力發(fā)電總量的23％。

風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)越性可歸納為三點(diǎn)：第一，建造風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的費(fèi)用低廉，比水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠或核電站的建造費(fèi)用低得多；第二，不需火力發(fā)電所需的煤、油等燃料或核電站所需的核材料即可產(chǎn)生電力，除常規(guī)保養(yǎng)外，沒(méi)有其他任何消耗；第三，風(fēng)力是一種潔凈的自然能源，沒(méi)有煤電、油電與核電所伴生的環(huán)境污染問(wèn)題。

中國(guó)風(fēng)能資源豐富，可開(kāi)發(fā)利用的風(fēng)能資源總量約為2.53億千瓦。國(guó)內(nèi)最著名的風(fēng)電場(chǎng)，是新疆烏魯木齊附近的達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)，總裝機(jī)容量1.68萬(wàn)千瓦。世紀(jì)之交，中國(guó)制定了風(fēng)力發(fā)電的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展計(jì)劃，提出2000年風(fēng)電裝機(jī)40兆瓦以上的目標(biāo)，為21世紀(jì)大規(guī)模開(kāi)發(fā)風(fēng)電打下了良好的基礎(chǔ)。



概況

中國(guó)利用風(fēng)能已有悠久的歷史，古代甲骨文字中就有“帆”字存在，1800年前東漢劉熙著作里有“隨風(fēng)張幔曰帆”的敘述，說(shuō)明我國(guó)是利用風(fēng)能最早國(guó)家之一。1637年明崇楨十年《天工開(kāi)物》書(shū)里有“揚(yáng)郡以風(fēng)帆數(shù)頁(yè)，俟風(fēng)轉(zhuǎn)車(chē)，風(fēng)息則止”的記載，表明在明代以前，我國(guó)人民就會(huì)制作將風(fēng)力的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的風(fēng)車(chē)，在風(fēng)能利用上前進(jìn)了一大步。



資源儲(chǔ)量與分布

我國(guó)位于亞洲大陸東部，瀕臨太平洋，季風(fēng)強(qiáng)盛，內(nèi)陸還有許多山系，地形復(fù)雜加之青藏高原是聳立在大氣中的大陸塊，改變了海陸影響所引起的氣壓分布和大氣環(huán)流，增加了我國(guó)季風(fēng)的復(fù)雜性。冬季風(fēng)來(lái)自西伯利亞和蒙古等中高緯度的內(nèi)陸，那里空氣十分嚴(yán)寒干燥，冷空氣積累到一定程度，在有利高空環(huán)流引導(dǎo)下，就會(huì)爆發(fā)南下，俗稱(chēng)寒潮，在這股頻頻南下的強(qiáng)冷空氣控制和影響下，形成寒冷干燥的西北風(fēng)侵襲我國(guó)北方各省（直轄市、自治區(qū)）。每年冬季總有多次大幅度降溫的強(qiáng)冷空氣南下，主要影響我國(guó)西北、東北和華北，直到次年春夏之交才消失。
發(fā)展現(xiàn)狀

風(fēng)電和水電一樣，都是一次能源開(kāi)發(fā)和建設(shè)同時(shí)完工的項(xiàng)目，沒(méi)有火電所需要的開(kāi)采和運(yùn)輸煤炭，石油所要求的投資。風(fēng)電的優(yōu)點(diǎn)是蘊(yùn)藏量大、可再生、無(wú)污染、不淹地、占地少、建設(shè)周期短、投資靈活、自動(dòng)控制水平高、運(yùn)行管理人員少等，缺點(diǎn)是密度小的隨機(jī)性能源。我國(guó)許多地方，冬春季枯水期間水電出力不足，正是風(fēng)力強(qiáng)勁的季節(jié)，風(fēng)電和水電配合使用，尤為可取。
發(fā)展預(yù)測(cè)

風(fēng)力發(fā)電在中國(guó)得到發(fā)展也是近些年的事情，至今已經(jīng)建成了一批大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，但是實(shí)際的經(jīng)營(yíng)情況國(guó)家不甚了解。1999年初國(guó)家計(jì)委作了關(guān)于全國(guó)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行管理的初步調(diào)查，在肯定成績(jī)的同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了不少存在的問(wèn)題，十分不利于風(fēng)力發(fā)電的進(jìn)一步發(fā)展，因此應(yīng)該對(duì)全國(guó)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行更詳細(xì)的跟蹤調(diào)研，從風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際經(jīng)營(yíng)情況中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，為國(guó)家的宏觀決策提供第一手資料。國(guó)家計(jì)委擬和國(guó)家電力公司聯(lián)合開(kāi)展全國(guó)風(fēng)力發(fā)電的規(guī)劃工作，按照有關(guān)省（自治區(qū)、直轄市）的風(fēng)力資源情況和電網(wǎng)電價(jià)水平，制定風(fēng)力發(fā)電的全國(guó)統(tǒng)一發(fā)展規(guī)劃。并在此基礎(chǔ)上，由地方計(jì)委和地方電力公司聯(lián)合開(kāi)展資源調(diào)查，共同擬定中國(guó)分省（自治區(qū)、直轄市）的風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃。