风电技术发展趋势

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1、第十编!国内外风力发电新技术与风电政策设计#######################################第七章!风电技术发展趋势第一节!风与风能的形成太阳的辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布不均，空气沿水平方向运动形成风。所以，风就是水平运动的空气。空气产生运动主要是由于地球上各纬度所接受的太阳辐射强度不同而形成的。在赤道和低纬度地区，太阳高度角大，日照时间长，太阳辐射强度强，地面和大气接受的热量多、温度较高；在高纬度地区太阳高度角小，日照时间短，地面和大气接受的热量小，温度低。这种高纬

2、度与低纬度之间的温度差异，形成了南北之间的气压梯度，使空气作水平运动。地球在自转，使空气水平运动发生偏向的力，称为地转偏向力，所以地球大气运动除受气压梯度力外，还要受地转偏向力的影响。大气真实运动是这两种力综合影响的结果。实际上，地面风不仅受这两个力的支配，而且在很大程度上受海洋、地形的影响，山隘和海峡能改变气流运动的方向，还能使风速增大，而丘陵、山地由于摩擦力大，会使风速减少，孤立山峰却因海拔高使风速增大。因此，风向和风速的时空分布较为复杂。因为空气流动具有一定的动能，因此风是一种可供利用的自然能源，称之为风能。

3、由于风能不会因人类的开发利用而枯竭，因此风能是一种可再生能源。第二节!风能的基本特征各地风能资源的多少，主要取决于该地每年刮风的时间长短和风的强度如何。所以在谈这个问题之前要涉及到一些关于风能的最基本知识，了解风的某些特性，例如风速、风级、风能密度等。"#风速风的大小常用风的速度来衡量，风速是单位时间内空气在水平方向上所移动的距离。专门测量风速的仪器，有旋转式风速计、散热式风速计和声学风速计等。它是计算在单位时间内风的行程，常以$%&、’$%(、$)*+%(等来表示。因为风是不恒定的，所以风速经常变化，甚至瞬息万变

4、。风速是风速仪在一个极短时间内测到的瞬时风速。若在指定的一段时间内测得多次瞬时风速，将它平均计算起来，就得到平均风速。例如日平均风速、月平均风速或年平均风速等。当然，风速仪设置的高度不同，所得风速结果也不同，它是随高度升高而增强的。通常测风高度为",$。根据风的气候特点，一般选取",年风速资料中年平均风速最大、最小和中间的三个年份为代表年份，分别计算该三个年·"".-·第十编;国内外风力发电新技术与风电政策设计#######################################份的风功率密度然后加以平均，

5、其结果可以作为当地常年平均值。风速是一个随机性很大的量，必须通过一定长度时间的观测计算出平均风功率密度。对于风能转换装置而言，可利用的风能是在“启动风速”到“停机风速”之间的风速段，这个范围的风能即“有效风能”，该风速范围内的平均风功率密度称为“有效风功率密度”。!"风级风级是根据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象，按风力的强度等级来估计风力的大小。早在#$%&年，英国人蒲褐（’()*+,-./)012(3，#4456#$&7年）就拟定了风速的等级，国际上称为“蒲褐风级”。自#758年以来风力等级又做了一些修订

6、，由#9个等级改为#$个等级，实际上应用的还是%6#!级的风速，所以最大的风速人们常说刮#!级台风。表4:!为风级的表现。表4:#;风级的表现风;级名;称相应风速（<=<-）表;现%无风%6%"!零级无风炊烟上#软风%"96#"&一级软风烟稍斜!轻风#"869"&二级轻风树叶响9微风9"56&"5三级微风树枝晃5和风&"&64"7四级和风灰尘起&清劲风$6#%"4五级清风水起波8强风#%"$6#9"$六级强风大树摇4疾风#9"76#4"#七级疾风步难行$大风#4"!6!%"4八级大风树枝折7烈风!%"$6!5"5九

7、级烈风烟囱毁#%狂风!5"&6!$"5十级狂风树根拔##暴风!$"&69!"8十一级暴风陆罕见#!飓风>9!"8十二级飓风浪滔天9"风能密度!通过单位截面积的风所含的能量称为风能密度，常以?<=来表示。风能密度是决定风能潜力大小的重要因素。风能密度和空气的密度有直接关系，而空气的密度则取决于气压和温度。因此，不同地方、不同条件的风能密度是不同的。一般说，海边地势低，气压高，空气密度大，风能密度也就高。在这种情况下，若有适当的风速，风能潜力自然大。高山气压低，空气稀薄，风能密度就小些。但是如果高山风速大，气温低，仍然

8、会有相当的风能潜力，图4:#为建在山地的风力发电场。所以说，风能密度大，风速又大，则风能潜力最好。5"风能的计算·##5%·第十编$国内外风力发电新技术与风电政策设计#######################################图!"#$建在山地的风力发电场一个国家的风能资源状况是由该国的地理位置、季节、地形等特点决定的。目前通常采用的评价风