风能(第二章)课件.ppt

风 能 华中科技大学 能源新技术研究所 风能资源 风能是太阳能转换的一种形式，是一种重要的自然资源。据有关专家估计，全球一年中约为1.4×1016千瓦时电力能力，相当于目前全世界每年所燃烧能量的3000倍。可利用的风能比地球上可开发利用的水能总量还要大10 倍。 加强可再生能源的使用 加强可再生能源的使用，能使气候得到保护和改善，也才能使我们地球上的生命质量得以保证。德国众议院Enquete委员会在1990就据实地认为到2050年，全球将有70%的能源消耗来于可再生能源。不管怎样，近几十年以来，风力发电和水能的运用已成为我们科技和文化内容的一部分。甚至我们可以看见上一个世纪末散布安装在全国各地的30,000台风力发电机已经使我们的土地资源的利用更加丰富。 加強可再生能源的使用 可更新能源的技术进程，特别是在风能领域，是非常之大的。现代的风力发电机的运作是有效和无噪音的：仅一个1,500KW的风力发电机发电量就能供给1,000户家庭的用电或联邦铁路公司两台发动机的用电量。在今天的Schleswig-Holstein, 15%电力供应来自于风力电，在Nordfriesland地区，大约有70%的电来自于风力发电。 加强可再生能源的使用 在2020年的德国将用25,000台风力发电机的发电量供应全国用电量的30%。到2030年，丹麦全国50%的用电量将由风力发电供给。欧洲议会计划在2010年前将可再生能源的合作者提高两倍。 基本概念 风的形成 风的变化 风力等级 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。 地球上风的运动方向 关于科里奥利力 白昼海陆风 夜间陆海风 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。 风能密度 风是空气的水平运动。我们把空气运动产生的动能称为“风能”。空气在一秒钟时间里以V速度流过单位面积产生的动能称为“风能密度”。 风能的计算 风能密度的计算公式： 风能ω=0.5ρν3A 风能密度W=（ρ∑Niνi3）/（2N） 式中W——平均风能密度，W/m2 νi——等级风速，m/s Ni——等级风速νi出现的次数 N——各等级风速出现的总次数 ρ——空气密度，kg/m3 风的变化 风随时间的变化 风随高度的变化 风的随机性变化 风力等级表 风能利用 风能利用 风能是利用风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量，用于发电、提水、助航、制冷和制热等。 风力发电常用方式 一、独立运行方式 二、风力发电与其他发电方式相结合 三、风力发电并入常规电网运行 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，且能够供应全国发电，可减少石油燃料的浪费。 风力发电 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。 全球的风电发展 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