風能及其應用

宋可心

摘 要： 隨著全球氣候變暖，環境日益惡化，能源逐漸減少，加之開采能源所帶來的環境污染嚴重，越來越多的國家開始提倡使用綠色再生能源。綠色能源包括生物能、氫能、海洋能、潮汐能、地熱能、太陽能、風能等，本文將就風能及其應用展開分析與研究。

關鍵詞：氣候變暖 環境污染 再生能源 綠色能源 風能

中圖分類號：TK81 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）02-0140-01

前言

聯合國1980年召開了“新能源和可再生能源會議”，對新能源做出如下界定：以材料和技術為基本，使綠色可再生能源取得更好利用和開發，進而取代對環境有污染的化石能源，主要開發地熱能、海洋能、太陽能和風能等。開發利用新能源得到了全世界的重視，我國作為世界能源消耗第一大國，對新能源的開發利用是當前重中之重的任務，因此，科學合理的開發利用風能對我國目前的社會經濟發展具有十分重要的意義。

一、風能概念分析

自然界中的能源分為可再生能源和不可再生能源兩種，不可再生能源是指短期內無法恢復，需要經過長時間才能恢復的，在自然中不能再生的能源，主要有石油、天然氣、煤等對環境造成污染的能源；可再生能源指自然界中可不斷再生、取之不盡用之不竭、可持續循環利用的能源，主要有生物質能、地熱能、太陽能、風能等[1]。風能是指主要靠太陽光照射在地表，而由于地球表面的地形地域不同，氣流氣候的差異，進而形成各個地區之間的溫度差異，冷空氣和熱空氣相遇，空氣形成對流即形成風能。

二、風能的應用

風力取水。從古至今風力取水是應用最普遍的。十二世紀時，為了解決人口、牲畜的用水和農田灌溉，風力取水得到很大的發展，至今荷蘭仍有著風車王國的稱號；風力發電。風力發電已成為現今風能應用的主要形式，世界各國都對風能發電的運用具有高度的重視，在我們的生產生活中隨處可見風能的應用，如路燈照明等。風能發電的主要設備有：調節器、發電機、傳動機、風機、塔架（基建、逆變器、蓄電池、其他設備自由選擇）等。風力發電有三種運行方式：獨立運行方式、風力發電組合、風力發電并入常規電網[2]；風帆助航。有些船舶至今還沿用著風帆，有的國家在萬噸級的貨船上采用風帆助航，節油達到了15%。風力制熱。高緯度地區的熱水消耗是較大的，目前風力制熱有三種方式：一是將發電機發的電能通過電阻絲發熱；二是將空氣壓縮轉換成熱能；三是風力機的摩擦產生熱能。

三、風能的優勢

至今，世界經濟能源的支柱依然是石化能源，但是煤、天然氣、石油等石化能源是不可再生能源，且對環境有著嚴重的污染，還會造成全球氣候變暖。全球氣候變暖，兩極冰川開始融化，海平面開始上升，導致人類的生存環境日益惡化，生物多樣性也受到威脅。目前，人類開發利用可再生綠色能源是當務之急的，而風能作為綠色可再生能源的一種，已受到全世界的重視。開發風能的優勢有幾點：一是風能環保節能；二是風能為可再生綠色能源；三是風理發電的設備并不是立體化的，可保護生態環境；四是風能發電的成本低，適合大量的投產[3]。但風能發電也有一些劣勢，風速不穩定、轉化效率較低、設備不成熟、要求開闊和地勢較高的地形等也制約了風能的開發。

四、風力發電的發展趨勢

1.我國風能發電趨勢

我國作為能源消耗大國，石化能源的消耗為世界第一，預計在未來較長的時間中，我國的能源消耗仍然將保持高速的增長，在2020年將達到45億t標準煤、2030年將達到58億t標準煤、2050年將達到70億t標準煤，如不改變現有的能源消費結構，對環境的污染將越來越嚴重。 據我國能源網消息，1-9月，全國風電新增并網容量858萬千瓦，到9月底，全國累計并網容量8497萬千瓦，同比增長22%；1-9月，全國風電上網電量1060億千瓦時，同比增長7.6%；棄風電量86億千瓦時，同比下降28.3億千瓦時；平均棄風率7.5%，同比下降3.36%；平均利用小時數1336小時，同比下降196小時。故對風能的開發和利用非常必要，特別是在我國風力資源富有的地區，例如：東南沿海和附近島嶼、新疆和內蒙地區，政府應加大投資力度。

2.全球風能發電趨勢

西歐國家是全球風能應用較早和發展迅猛的地區，在歐洲的一些國家中，如西班牙、法國、丹麥和荷蘭等國，專家預計，未來幾年內，風能將作為其最主要的能源之一。雖然風能發電只占全球發電量的百分之一，然而隨著風能發電技術的不斷完善，將來必定能在世界發電量中占有較大的比重。預計在五年后，風能發電將占全球發電量的百分之十，并能夠減少排放二氧化碳將近200億噸。

五、風能的發展措施

針對風能的發展，我們可以通過以下幾個技術點改進：第一、改進水平風力發電機組，其具有轉軸短、轉化率高、更能節省資金的優勢；第二、開發利用海上風力發電技術，技術的不斷改革，成本將會不斷的降低，經濟性較高；第三、采用垂直風力發電機，其新型的材料和結構，能夠使發電機抗13級以上的臺風、無噪音、微風啟動且不受風向的影響[3]。我們可以舉其中一個例子，海上風力發電技術：海上風能資源豐富，且地域廣闊沒有任何的障礙物，而陸地上的風力發電幾乎處于飽和的狀態，海上風能發電必然成為將來發展的重點，人類風能發電向海上發展是時代潮流，加上以上技術點的改進，定能改善風力發電過程中風力不穩定、轉化率較低、設備不成熟、地勢要求高等因素。

結束語

綜上所述，我們對風能是什么、風能主要應用、為何要發展風能、風能的發展趨勢、如何發展風能都有了一些認識。但是風能在發展過程中依然存在著諸多的問題，如技術不成熟、成本高、經濟性低等。通過本文的闡述，希望能為我國風能利用相關部門提供一些參考，從而降低我國對石化能源的需求，提高我國風能發電技術的水平，以減少環境的污染并提高我國人民的生活質量。

參考文獻

[1]朱芳，王培紅.風能與太陽能光伏互補發電應用及其優化[J].上海電力，2009，11（01）：23-26.

[2]何華興，田甜，林授楷，艾玉芳，林軍，柯玉琴，何華勤.利用太陽能和風能的山地作物灌溉系統及其應用分析[J].福建農林大學學報（自然科學版），2015，03（02）：219-223.

[3]何宗敬.Rayleigh分布修正式及其在風能計算中的應用[J].浙江農業大學學報，1995，05（02）：187-190.