風能(wind energy)地球表面大量空氣流動所產(chǎn)生的動能。由于地面各處受太陽輻照后氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同，因而引起各地氣壓的差異，在水平方向高壓空氣向低壓地區(qū)流動，即形成風。風能資源決定于風能密度和可利用的風能年累積小時數(shù)。風能密度是單位迎風面積可獲得的風的功率，與風速的三次方和空氣密度成正比關系。據(jù)估算，全世界的風能總量約1300億千瓦，中國的風能總量約16億千瓦。
簡介
風能是因空氣流做功而提供給人類的一種可利用的能量?？諝饬骶哂械膭幽芊Q風能。空氣流速越高，動能越大。人們可以用風車把風的動能轉化為旋轉的動作去推動發(fā)電機，以產(chǎn)生電力，方法是透過傳動軸，將轉子(由以空氣動力推動的扇葉組成)的旋轉動力傳送至發(fā)電機。到2008年為止，全世界以風力產(chǎn)生的電力約有 94.1 百萬千瓦，供應的電力已超過全世界用量的1%。風能雖然對大多數(shù)國家而言還不是主要的能源，但在1999年到2005年之間已經(jīng)成長了四倍以上。
現(xiàn)代利用渦輪葉片將氣流的機械能轉為電能而成為發(fā)電機。在中古與古代則利用風車將蒐集到的機械能用來磨碎谷物或抽水。
風力被使用在大規(guī)模風農場為全國電子柵格并且在小各自的渦輪為提供電在被隔絕的地點。
風能量是豐富、近乎無盡、廣泛分布、干凈與緩和溫室效應。 我們把地球表面一定范圍內。經(jīng)過長期測量，調查與統(tǒng)計得出的平均風能密度的概況稱該范圍內能利用的依據(jù)，通常以能密度線標示在地圖上。
人類利用風能的歷史可以追溯到西元前，但數(shù)千年來，風能技術發(fā)展緩慢，沒有引起人們足夠的重視。但自1973年世界石油危機以來，在常規(guī)能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下，風能作為新能源的一部分才重新有了長足的發(fā)展。風能作為一種無污染和可再生的新能源有著巨大的發(fā)展?jié)摿Γ貏e是對沿海島嶼，交通不便的邊遠山區(qū)，地廣人稀的草原牧場，以及遠離電網(wǎng)和近期內電網(wǎng)還難以達到的農村、邊疆，作為解決生產(chǎn)和生活能源的一種可靠途徑，有著十分重要的意義。即使在發(fā)達國家，風能作為一種高效清潔的新能源也日益受到重視，比如：美國能源部就曾經(jīng)調查過，單是德克薩斯州和南達科他州兩州的風能密度就足以供應全美國的用電量。
優(yōu)缺點
優(yōu)點
風能為潔凈的能量來源。風能設施日趨進步，大量生產(chǎn)降低成本，在適當?shù)攸c，風力發(fā)電成本已低于發(fā)電機。風能設施多為不立體化設施，可保護陸地和生態(tài)。風力發(fā)電是可再生能源，很環(huán)保。
缺點
風力發(fā)電在生態(tài)上的問題是可能干擾鳥類，如美國堪薩斯州的松雞在風車出現(xiàn)之后已漸漸消失。目前的解決方案是離岸發(fā)電，離岸發(fā)電價格較高但效率也高。
在一些地區(qū)、風力發(fā)電的經(jīng)濟性不足：許多地區(qū)的風力有間歇性，更糟糕的情況是如臺灣等地在電力需求較高的夏季及白日、是風力較少的時間；必須等待壓縮空氣等儲能技術發(fā)展。
風力發(fā)電需要大量土地興建風力發(fā)電場，才可以生產(chǎn)比較多的能源。
進行風力發(fā)電時，風力發(fā)電機會發(fā)出龐大的噪音，所以要找一些空曠的地方來興建。 現(xiàn)在的風力發(fā)電還未成熟，還有相當發(fā)展空間。
利用歷史
風是地球上的一種自然現(xiàn)象，它是由太陽輻射熱引起的。太陽照射到地球表面，地球表面各處受熱不同，產(chǎn)生溫差，從而引起大氣的對流運動形成風。據(jù)估計到達地球的太陽能中雖然只有大約2%轉化為風能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風能約為2.74X109MW，其中可利用的風能為2X107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。
人類利用風能的歷史可以追溯到公元前。中國是世界上最早利用風能的國家之一。公元前數(shù)世紀中國人民就利用風力提水。灌溉、磨面、舂米，用風帆推動船舶前進。到了宋代更是中國應 用風車的全盛時代，當時流行的垂直軸風車，一直沿用至今。在國外，公元前2世紀，古波斯人就利用垂直軸風車碾米。10世紀伊斯蘭人用風車提水，11世紀風車在中東已獲得廣泛的 應用。13世紀風車傳至歐洲，14世紀已成為歐洲不可缺少的原 動機。在荷蘭風車先用于萊茵河三角洲湖地和低濕地的汲水，以后又用于榨油和鋸木。只是由于蒸汽機的出現(xiàn)，才使歐洲風車數(shù)目急劇下降。
數(shù)千年來，風能技術發(fā)展緩慢，也沒有引起人們足夠的重視。但自1973年世界石油危機以來，在常規(guī)能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下，風能作為新能源的一部分才重新有了長足的發(fā)展。風能作為一種無污染和可再生的新能源有著巨大的發(fā)展?jié)摿Γ貏e是對沿海島嶼，交通不便的邊遠山區(qū)，地廣人稀的草原牧場，以及遠離電網(wǎng)和近期內電網(wǎng)還難以達到的農村、邊疆，作為解決生產(chǎn)和生活能源的一種可靠途徑，有著十分重要的意義。
即使在發(fā)達國家，風能作為一種高效清潔的新能源也日益受到重視。美國早在1974年就開始實行聯(lián)邦風能計劃。其內容主要是：評估國家的風能資源；研究風能開發(fā)中的社會和環(huán)境問題；改進風力機的性能，降低造價；主要研究為農業(yè)和其他用戶用的小于100kw的風力機；為電力公司及工業(yè)用戶設計的兆瓦級的風力發(fā)電機組。美國已于80年代成功地開發(fā)了100、200、2000、2500、6200、7200kw的6種風力機組。目前美國已成為世界上風力機裝機容量最多的國家，超過2X104MW，每年還以10%的速度增長?，F(xiàn)在世界上最大的新型風力發(fā)電機組已在夏威夷島建成運行，其風力機葉片直徑為97.5m，重144t，風輪迎風角的調整和機組的運行都由計算機控制，年發(fā)電量達1000萬kw·h。根據(jù)美國能源部的統(tǒng)計至1990年美國風力發(fā)電已占總發(fā) 電量的1%。 在瑞典、荷蘭、英國、丹麥、德國、日本、西班牙，也根據(jù)各自國家的情況制定了相應的風力發(fā)電計劃。如瑞典1990年風力機的裝機容量已達350MW，年發(fā)電10億kw·h。丹麥在1978年即建成了日德蘭風力發(fā)電站，裝機容量2000kw，三片風葉的掃掠直徑為54m，混凝土塔高58m，預計到2005年電力需求量的10%將來源于風能。德國1980年就在易北河口建成了一座風 力電站，裝機容量為3000kw，到本世紀末風力發(fā)電也將占總發(fā)電量的8%。英國，英倫三島瀕臨海洋，風能十分豐富，政府對風能開發(fā)也十分重視，到1990年風力發(fā)電已占英國總發(fā)電量的2%。在日本，1991年10月輕津海峽青森縣的日本最大的風力發(fā)電站投人運行，5臺風力發(fā)電機可為700戶家庭提供電力。中國位于亞洲大陸東南、瀕臨太平洋[11.89 0.85%]西岸，季風強盛。季風是中國氣候的基本特征，如冬季季風在華北長達6個月，東北長達7個月。東南季風則遍及中國的東半壁。根據(jù)國家氣象局估計，全國風力資源的總儲量為每年16億kw，近期可開發(fā)的約為1.6億kw，內蒙古、青海、黑龍江、甘肅等省風能儲量居中國前列，年平均風速大于3m／s的天數(shù)在200天以上。
中國風力機的發(fā)展，在50年代末是各種木結構的布篷式風車，1959年僅江蘇省就有木風車20多萬臺。到60年代中期主要是發(fā)展風力提水機。70年代中期以后風能開發(fā)利用列入“六五”國家重點項目，得到迅速發(fā)展。進入80年代中期以后，中國先后從丹麥、比利時、瑞典、美國、德國引進一批中、大型風力發(fā)電機組。在新疆、內蒙古的風口及山東、浙江、福建、廣東的島嶼建立了8座示范性風力發(fā)電場。1992年裝機容量已達8MW。新疆達坂城的風力發(fā)電場裝機容量已達3300kw，是全國目前最大的風力發(fā)電場。至1990年底全國風力提水的灌溉面積已達2.58萬畝。1997年新增風力發(fā)電10萬kw。目前中國已研制出100多種不同型式、不同容量的風力發(fā)電機組，并初步形成了風力機產(chǎn)業(yè)。盡管如此，與發(fā)達國家相比，中國風能的開發(fā)利用還相當落后，不但發(fā)展速度緩慢而且技術落后，遠沒有形成規(guī)模。在進入21世紀時，中國應在風能的開發(fā)利用上加大投入力度，使高效清潔的風能能在中國能源的格局中占有應有的地。
中國資源
中國10m高度層的風能資源總儲量為32.26億kW，其中實際可開發(fā)利用的風能資源儲量為2.53億kW。 東南沿海及其附近島嶼是風能資源豐富地區(qū)，有效風能密度大于或等于200W/m2的等值線平行于海岸線；沿海島嶼有效風能密度在300W/m2以上，全年中風速大于或等于3m/s的時數(shù)約為7000～8000h，大于或等于6m/s的時數(shù)為4000h。 新疆北部、內蒙古、甘肅北部也是中國風能資源豐富地區(qū)，有效風能密度為200～300W/m2，全年中風速大于或等于3m/s的時數(shù)為5000h以上，全年中風速大于或等于6m/s的時數(shù)為3000h以上。黑龍江、吉林東部、河北北部及遼東半島的風能資源也較好，有效風能密度在200W/m2以上，全年中風速大于和等于3m/s的時數(shù)為5000h，全年中風速大于和等于6m/s的時數(shù)為3000h。青藏高原北部有效風能密度在150～200W/m2之間，全年風速大于和等于3m/s的時數(shù)為4000～5000h，全年風速大于和等于6m/s的時數(shù)為3000h；但青藏高原海拔高、空氣密度小，所以有效風能密度也較低。 云南、貴州、四川、甘肅、陜西南部、河南、湖南西部、福建、廣東、廣西的山區(qū)及新疆塔里木盆地和西藏的雅魯藏布江，為風能資源貧乏地區(qū)，有效風能密度在50W/m2以下，全年中風速大于和等于3m/s的時數(shù)在2000h以下，全年中風速大于和等于6m/s的時數(shù)在150h以下，風能潛力很低。
中國風能資源儲量與分布
我國位于亞洲大陸東部，瀕臨太平洋，季風強盛，內陸還有許多山系，地形復雜，加之青藏高原聳立我國西部，改變了海陸影響所引起的氣壓分布和大氣環(huán)流，增加了我國季風的復雜性。冬季風來自西伯利亞和蒙古等中高緯度的內陸，那里空氣十分嚴寒干燥冷空氣積累到一定程度，在有利高空環(huán)流引導下，就會爆發(fā)南下俗稱寒潮，在此頻頻南下的強冷空氣控制和影響下，形成寒冷干燥的西北風侵襲我國北方各省(直轄市、自治區(qū))。每年冬季總有多次大幅度降溫的強冷空氣南下，主要影響我國西北、東北和華北，直到次年春夏之交才消失。
夏季風是來自太平洋的東南風、印度洋和南海的西南風，東南季風影響遍及我國東半壁，西南季風則影響西南各省和南部沿海，但風速遠不及東南季風大。熱帶風暴是太平洋西部和南海熱帶海洋上形成的空氣渦漩，是破壞力極大的海洋風暴，每年夏秋兩季頻繁侵襲我國，登陸我國南海之濱和東南沿海，熱帶風暴也能在上海以北登陸，但次數(shù)很少。
青藏高原地勢高亢開闊，冬季東南部盛行偏南風，東北部多為東北風，其他地區(qū)一般為偏西風，夏季大約以唐古拉山為界，以南盛行東南風，以北為東至東北風。
我國幅員遼闊，陸疆總長達2萬多公里，還有18000多公里的海岸線，邊緣海中有島嶼5000多個，風能資源豐富。我國現(xiàn)有風電場場址的年平均風速均達到6米／秒以上。一般認為，可將風電場風況分為三類：年平均風速6米／秒以上時為較好；7米／秒以上為好；8米／秒以上為很好?？砂达L速頻率曲線和機組功率曲線，估算國際標準大氣狀態(tài)下該機組的年發(fā)電量。我國相當于6米／秒以上的地區(qū)，在全國范圍內僅僅限于較少數(shù)幾個地帶。就內陸而言，大約僅占全國總面積的1／100，主要分布在長江到南澳島之間的東南沿海及其島嶼，這些地區(qū)是我國最大的風能資源區(qū)以及風能資源豐富區(qū)，包括山東、遼東半島、黃海之濱，南澳島以西的南海沿海、海南島和南海諸島，內蒙古從陰山山脈以北到大興安嶺以北，新疆達板城，阿拉山口，河西走廊，松花江下游，張家口北部等地區(qū)以及分布各地的高山山口和山頂。
根據(jù)全國氣象臺部分風能資料的統(tǒng)計和計算，中國風能分區(qū)及占全國面積的百分比。中國風能分區(qū)及占全國面積的百分比 指標 豐富區(qū)較豐富區(qū) 可利用區(qū) 貧乏區(qū) 年有效風能密度(W/m2) >200 200～150 <150～50 <50 年≥3m/s累計小時數(shù)(h) >5000 5000～4000 <4000～2000 <2000 年≥6m/s累計小時數(shù)(h) >2200 2200～1500 <1500～350 <350 占全國面積的百分比(%) 8 18 50 24 太陽輻射的能量到地球表面約有2%轉化為風能，風能是地球上自然能源的一部分，我國風能潛力的估算如下： 風能理論可開發(fā)總量(R)，全國為32.26億千瓦，實際可開發(fā)利用量(R’)，按總量的 l／10估計，并考慮到風輪實際掃掠面積為計算氣流正方形面積的0.785倍〔1米直徑風輪面積為0.52 Xπ= 0.785(平方米)〕，故實際可開發(fā)量為：R’=0.785R／10=2.53(億千瓦)。
(責任編輯：wzxny)
