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1、风能是21世纪人类理想的能源资源风能是21世纪人类理想的能源资源风就存在于我们的身边,我们人类也都习惯了风的存在。可是什 么是风能,风能又有哪些特点，人类是怎样一步一步地开发利用风能, 以及为什么风能又会成为21世纪人类理想的能源资源呢?这些问题, 我们也许还没有认真地思考过，下面我就从以上四个方面讨论一下风 能。1、风能的概念与计算公式风是一种自然现象。由于不同地表(如海洋、森林、田野、山岳 和沙漠等)在白天受太阳照射以及晚上吸放热的特性不同，对空气加 热(或放热)的差异,造成了空气的流动,通常人们将垂直上下的流动 称为“气流”，将水平流动称为“风”。由于空气是有一定质量的, 因而其流动时必
2、然具有一定能量,这就是风能。其计算公式为：E=551PgAv(kw)。P代表空气密度，单位是 kg/m3; A代表空气流动面积,单位是m2; g=9. 8m/s2; v代表空气流动速 度,单位是m/s.2、风能的特点(1)蕴藏量丰富。风能是全球水能的10倍多，我国仅陆地上就有 风能资源大约1.6X109kWo(2)可以再生，永不枯竭。风能是太阳能的变异，只要太阳和地球 存在,就有风能,它取之不尽，用之不竭,是可再生的。(3)清洁无污染,随处都可开发利用。3、人类风能开发史回顾风能作为一种清洁、安全的可再生能源,千百年来一直受到人类 的重视。有资料表明，人类利用风能的历史源于亚洲。早在公元前20
3、00多年， 中国和波斯国(现伊朗)就开始利用风车提水，灌溉农田；公元前1700多年，亚洲的巴比伦王国也开始利用风车灌溉农田。此后又过了大约3000年左右，到公元1100年,风车技术从 亚洲传到欧洲。到13世纪,风车已在全欧洲得到广泛应用。随着欧洲人对美洲大陆的殖民统治，也将风车带到了南美和北美。18世纪风车在全世界范围得到普遍应用，成为人类社会的重要动力工具之一，因而历 史学家把18世纪称为风车应用的“黄金时代”。由于蒸汽机的发明和广泛应用，人们对风能 应用似乎兴趣大减。但在19世纪后期，由于物理学的发展,人们发明了发电机,一些科学家产 生了用风车带动发电机发电的设想,从此揭开了人类利用风能的
4、新篇章。1890年,丹麦制造了人类社会第一台风力发电机；由于风力机机 械故障频发和发电成本较高，因而风力发电并没有得到足够的重视。风力发电真正得以大发展是在本世纪50年代中期到80年代中期的 30年中。在这段时间里，也由于火电造成的环境污染日益严重，而且 正逐步耗尽人类有限的矿物资源,人们对可再生能源的风能越来越重 视。经过30年的努力,风力发电逐步从科研走向产品，从实验走向实 用。在风力发电领域贡献突出的国家中，首推美国和丹麦。二战后，美国越来越认识到能源问题的重要性和严重性，因而投 入大量资金开展风电的研究开发，并取得了丰硕的成果。50年代末研制成功 50kW风力发电机,60年代研制成功3
5、00kW风力机；从70年代开始到80年代末期，以 Mod-0, Mod-1和Mod-2等机型为代表,风力发电机的功率从500kW逐 步上升到了 2000kWo在增加风力机输出功率的同时，还十分重视提高运行可靠性。尤其是Mod-1和Mod-2,前者采用 了微机控制,后者采用了发电机内部微处理器的技术，使风力发电机能根据外界风力的大小、强 弱和方向变化而改变转速、风向和叶片的角度，从而大大提高了运行可靠性,满足了并网发电 的要求。丹麦则因是一个风力资源丰富的国家,风力发电被视为主要的替 代能源。从50年代开始,它的两家公司先后研制成功100kW、300kW. 500kW和750kW风力机。在研制大
6、功率风力发电机的同时，还注重进行可靠性研究和降低风力发电机价格。目前,丹麦的中型风力发电机以可靠性高、性能价格比高而着称于世，它每年大约出口 600 台300kW到500kW的风力发电机。4、根据以上风能的特点和人类开发风能的历史,我们不难想象风 能将是21世纪人类理想的能源资源。原因概括起来有以下几点：(1)矿物能源的有限性迫使人们越来越重视风能等可再生能源的 开发与利用。据1987年第二届太平洋煤炭会议资料介绍，按当时的开采速度,石油只能 开采34年,天然气为60年,煤炭只能维持约200年。而风能资源量大且可再生。(2)化石燃料利用中不可避免的环境污染问题也使人们越来越倾 向于风能等“绿色
7、能源”的开发与利用。如据联合国环境署1997年 报告:在过去20年,全世界能源消耗增长了 50%,从现在到2020年,全球能源消耗还将比现在增长50喧100%,由此造 成温室气体排放将会增加45%90%,从而带来灾难性后果再如按照我国电力部规划，2000年 全国风电场装机容量将超过100万kW,年发电量预计达到30亿kWho 若以相应的风电代替煤电,可减少污染物排放量约为:C022250000t、 S0218300t N02135001 粉尘-15600t。同时,在经济上每年还可减少燃煤消耗数百万吨，并相应节约大量运力、发电用水和灰场占地。可见发展风电不但具有可观的环境效益，而且具有可观的 经
8、济效益。此外有充分的事实证明,风能开发越充分,越有利于环境的保护与优化。(3)风电技术的逐步成熟和风电机性能价格比的提高，使风电成 本降低，逐步具备了与其他能源竞争的实力。风电在某些国家能源构成及消费中的比例 越来越高,而且随着技术的进步，社会的发展，这一比例还会更高。风能等洁净、可再生能源的 开发与利用将成为人类实施能源可持续发展战略的重要举措与途径。与其他可再生能源相比，风能具有一次投入少，建设周期短, 见效快,投入/产出比好等优点，是人类近期最有可能大规模开发的新能源。据国内有 关资料显示：目前我国核电动态投资为24000元/kW,容量系数为 0. 66; 60万kW机组火电投资为700
9、0元/kW,容量系数为0. 76;太阳能 开发每kW投资约5万元;潮汐能开发每kW投资为1. 52万元;而风能 开发 每kW的投资为1. 2万元左右,容量系数0. 3左右。与水电相比 也具优势。大型水电站建设每kW造价70008000元；中型水电站每 kW造价则在lo2万元到1。5万元。另外水电站、火电站的建设一 般都在3年以上,核电站的建设周期则更长,而且水电站、火电站、核 电站建成后的运行维护费用也是极高的；而风电站建设只要是列入规 划的项目，12年即可投入运行,而且运行管护费用相对也较低。综上，在充分理解风能的概念及其特点，回顾人类对风能的开发 史，并将风能在各个方面与其它现有能源资源的比较后，我们不难做 出“风能是21世纪人类理想的能源资源”的结论。今后世界各国的发展将在更大程度上依赖于风能这一取之不尽、 用之不竭的清洁安全的资源，将把其作为主要能源来源。风能的大开 发和利用，将有效的解决目前人类对环境所造成污染与破坏，这对人 类的可持续发展有着战略性的意义。