風能利用技術的研究綜述

李有雯，席 靜，王 靜，梁 斌

(蘭州石化職業技術學院應用化學工程學院，甘肅 蘭州 730000)

當今世界，倍受關注的熱點問題之一就是能源問題。因為能源問題與人類的活動緊密相連，與人類生活和生產都休戚相關。因此，能源的儲備、開發、利用是國家的頭等大事。

眾所周知，能夠產生能量的資源叫能源[1]。多年以來,人類過度地開發利用煤、石油、天然氣等常規化石能源，隨著人類消費能源的能力不斷提高，常規能源的消耗速度也十分驚人.而作為不可再生的常規化石能源，消耗殆盡的時間一天天臨近。

在不斷增長的能源需要和持續增大的能源消耗的矛盾中，越來越多的國家意識到了開發利用新能源在可持續發展的道路中的重要性。新能源的開發利用技術發展，不僅展現一個時代科學技術發展的進步程度，也可以體現帶帶人類社會文明的進步程度，這是一種新的環保理念的延續。

目前全球范圍內已經開發利用的新能源主要包括太陽能、水能、風能、生物質能等。其中，風能資源是現階段以來發展最快，利用技術最為成熟，同時實現商業化最為經濟的一種較為理想的開發能源[2]。

因此開發利用風能源已經迫在眉睫，要讓人類受益于風能源的開發，讓風能源技術造福人類。

1 風能的概述

1.1 什么是風能

吹風是地球上的一種最常見的自然現象。而地球上的風是怎么形成的呢？風形成的原因是太陽輻射產生的熱能引起來的。太陽光可以照射在地球表面，而由于地球表面不同的地方接受光熱的能力不同，因此會在各個區域產生溫度差，進一步由于熱密度差引起大氣對流，當大氣對流運動時就會產生風[3]。

1.2 風能的特點

風能作為可再生能源的重要類別，具有蘊藏量巨大、可再生、分布廣、無污染等特點，風力發電已成為世界可再生能源發展的重要方向。

1.3 我國區域內風能資源的分布

我國位于亞洲大陸東南，比鄰太平洋西岸，屬于季風強盛的區域。我國具有廣袤的草原和一望無際的海岸線，風能資源儲備非常豐富[4]。同時風能的發展對于解決能源與環境保護,能源與發展之間的矛盾具有良好的開發前景, 發展潛力巨大。

據有關數據顯示，中國陸上離地10m高度風能資源總儲量約43.5億kW，這個數字穩居世界首位。海上10m高度可開發和利用的風能儲量約為7.5億kW。我國風能資源豐富的地區主要分布在東北、華北、西北(并稱為三北地區)、東南沿海及附近島嶼。其中新疆達坂城、內蒙古和廣東南澳等風力場的裝機容量都已經分別超過5萬kW，占全國50%以上[5]。

2 風能的利用

2.1 古代人對風能的利用

我國古代的勞動人民曾經利用風力輸送機械水進行灌溉,利用風力機械進行磨面、舂米；還用風帆推動船只前進。我國是世界上最早利用風能的國家之一。

在公元前2世紀，古波斯人就已經開始利用垂直軸風車進行碾米等農業活動；公元前10世紀，伊斯蘭人也開始利用風車提水；在公元前13世紀,風車技術傳入歐洲，14世紀就已經成為了歐洲不可缺少的動力機。最聞名于世的風車國-荷蘭，最先用于湖邊和濕地的提水，以后又用于榨油和鋸木[6]。

2.2 當今對風能的利用

目前人類對風能的利用主要表現在風力發電，這個技術已經受到了世界各國的高度重視，而且發展速度非常快。風力發電比起來傳統的火力發電，它最大的優勢就是不存在燃料問題，且對環境比較友好；再跟核電比較起來，它不會產生輻射污染。而且從經濟的角度考慮，風力發電所使用的儀器設備比太陽能利用的設備要便宜[7]。風力發電還有一個優勢就是不需要傳統火力發電所需要的循環冷卻水系統,這也可以節省大量的成本投入.

3 風能利用的設備-風力機

風力機是一種利用風能的裝置。

風力機有水平軸風力機和垂直軸風力機兩類。水平軸風力發電機技術發展得比較快，應用技術也趨于成熟。但是現有的小型的水平軸風力機有一些缺陷，就是轉速高，噪音大，而且在運行的過程中容易發生故障，對人產生危險，所以在有人居住或經過的地方是不適宜安裝的[7]。

和水平軸的風力發電機比較起來，垂直軸風力發電機的開發技術相對較慢一些。垂直軸風力發電機的葉片和發電機對研發技術要求較高，但是現在市場上的小型的垂直軸風力機因為降低了轉速，所以有效地提高了風機的穩定性，同時具有啟動風速較低，噪音小(基本聽不到噪音)這些顯著的優點，所以相對更適合在接近人類活動范圍內安裝，大大提高了風力發電機的使用范圍[8]。

4 風力發電的未來前景

風力發電的優勢具體體現在以下六個方面。

最受大家關注的就是風力發電的電價，在近些年一直處于下降的趨勢。截至目前獲得的數據顯示,中國風電成本約在0.5元以上，隨著我國風力發電的逐步實現了國產化和規?；?，風力發電的成本還有望一降再降[9]。

其二,風能資源的豐富性也是風力發電的一大優勢。

其三，隨著科學技術的發展，風電技術已經日臻成熟。

其四，風力發電工程的建設工期短，見效快[10]。

其五，風力發電可以減緩火力發電的壓力，而且產生過程對環境友好，可以有效的遏制溫室效應。據數據顯示,風力發電每生產100萬千瓦時的電量，可以減少600噸二氧化碳的排放[11]。

其六,風電的應用范圍更加廣泛，可以實現邊遠農村的獨立供電[12]。

5 風能開發利用中存在的主要問題

中國的風力資源豐富，應當被合理地利用起來。盡管風能在我國的發展前景良好，但以目前利用的情形來看，風能在中國的開發利用率低,并不是十分理想[13]。其實我國對風能利用的起步并不比其他國家晚太多，但卻沒能很好地發展.據有關專家指出，我國風力發電發展緩慢的主要原因是:首先是因為風力發電在我國沒有得到足夠的重視，而且缺乏長期的發展計劃,導致了產業規模小，成本高。還有一個原因就是大多風電場應用進口風機，風電設備昂貴，直接導致發電成本高，嚴重地制約了風力發電的發展。

6 展望

隨著現代社會的發展，科學技術的競爭愈演愈烈，而隨之帶來的能源問題也日漸突出，風能資源作為新能源的典型代表，因為其開發利用比起太陽能而言，投入成本就少，比起核能來講，又不存在泄露的風險，而且可以實現獨立的供電系統。因此就目前發展的形式而言，風力資源的利用是新能源中技術最成熟的開發技術，風力發電是最具規模開發條件和商業化發展前景的發電方式。