风能及其应用

宋可心

摘 要： 随着全球气候变暖，环境日益恶化，能源逐渐减少，加之开采能源所带来的环境污染严重，越来越多的国家开始提倡使用绿色再生能源。绿色能源包括生物能、氢能、海洋能、潮汐能、地热能、太阳能、风能等，本文将就风能及其应用展开分析与研究。

关键词：气候变暖 环境污染 再生能源 绿色能源 风能

中图分类号：TK81 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）02-0140-01

前言

联合国1980年召开了“新能源和可再生能源会议”，对新能源做出如下界定：以材料和技术为基本，使绿色可再生能源取得更好利用和开发，进而取代对环境有污染的化石能源，主要开发地热能、海洋能、太阳能和风能等。开发利用新能源得到了全世界的重视，我国作为世界能源消耗第一大国，对新能源的开发利用是当前重中之重的任务，因此，科学合理的开发利用风能对我国目前的社会经济发展具有十分重要的意义。

一、风能概念分析

自然界中的能源分为可再生能源和不可再生能源两种，不可再生能源是指短期内无法恢复，需要经过长时间才能恢复的，在自然中不能再生的能源，主要有石油、天然气、煤等对环境造成污染的能源；可再生能源指自然界中可不断再生、取之不尽用之不竭、可持续循环利用的能源，主要有生物质能、地热能、太阳能、风能等[1]。风能是指主要靠太阳光照射在地表，而由于地球表面的地形地域不同，气流气候的差异，进而形成各个地区之间的温度差异，冷空气和热空气相遇，空气形成对流即形成风能。

二、风能的应用

风力取水。从古至今风力取水是应用最普遍的。十二世纪时，为了解决人口、牲畜的用水和农田灌溉，风力取水得到很大的发展，至今荷兰仍有着风车王国的称号；风力发电。风力发电已成为现今风能应用的主要形式，世界各国都对风能发电的运用具有高度的重视，在我们的生产生活中随处可见风能的应用，如路灯照明等。风能发电的主要设备有：调节器、发电机、传动机、风机、塔架（基建、逆变器、蓄电池、其他设备自由选择）等。风力发电有三种运行方式：独立运行方式、风力发电组合、风力发电并入常规电网[2]；风帆助航。有些船舶至今还沿用着风帆，有的国家在万吨级的货船上采用风帆助航，节油达到了15%。风力制热。高纬度地区的热水消耗是较大的，目前风力制热有三种方式：一是将发电机发的电能通过电阻丝发热；二是将空气压缩转换成热能；三是风力机的摩擦产生热能。

三、风能的优势

至今，世界经济能源的支柱依然是石化能源，但是煤、天然气、石油等石化能源是不可再生能源，且对环境有着严重的污染，还会造成全球气候变暖。全球气候变暖，两极冰川开始融化，海平面开始上升，导致人类的生存环境日益恶化，生物多样性也受到威胁。目前，人类开发利用可再生绿色能源是当务之急的，而风能作为绿色可再生能源的一种，已受到全世界的重视。开发风能的优势有几点：一是风能环保节能；二是风能为可再生绿色能源；三是风理发电的设备并不是立体化的，可保护生态环境；四是风能发电的成本低，适合大量的投产[3]。但风能发电也有一些劣势，风速不稳定、转化效率较低、设备不成熟、要求开阔和地势较高的地形等也制约了风能的开发。

四、风力发电的发展趋势

1.我国风能发电趋势

我国作为能源消耗大国，石化能源的消耗为世界第一，预计在未来较长的时间中，我国的能源消耗仍然将保持高速的增长，在2020年将达到45亿t标准煤、2030年将达到58亿t标准煤、2050年将达到70亿t标准煤，如不改变现有的能源消费结构，对环境的污染将越来越严重。 据我国能源网消息，1-9月，全国风电新增并网容量858万千瓦，到9月底，全国累计并网容量8497万千瓦，同比增长22%；1-9月，全国风电上网电量1060亿千瓦时，同比增长7.6%；弃风电量86亿千瓦时，同比下降28.3亿千瓦时；平均弃风率7.5%，同比下降3.36%；平均利用小时数1336小時，同比下降196小时。故对风能的开发和利用非常必要，特别是在我国风力资源富有的地区，例如：东南沿海和附近岛屿、新疆和内蒙地区，政府应加大投资力度。

2.全球风能发电趋势

西欧国家是全球风能应用较早和发展迅猛的地区，在欧洲的一些国家中，如西班牙、法国、丹麦和荷兰等国，专家预计，未来几年内，风能将作为其最主要的能源之一。虽然风能发电只占全球发电量的百分之一，然而随着风能发电技术的不断完善，将来必定能在世界发电量中占有较大的比重。预计在五年后，风能发电将占全球发电量的百分之十，并能够减少排放二氧化碳将近200亿吨。

五、风能的发展措施

针对风能的发展，我们可以通过以下几个技术点改进：第一、改进水平风力发电机组，其具有转轴短、转化率高、更能节省资金的优势；第二、开发利用海上风力发电技术，技术的不断改革，成本将会不断的降低，经济性较高；第三、采用垂直风力发电机，其新型的材料和结构，能够使发电机抗13级以上的台风、无噪音、微风启动且不受风向的影响[3]。我们可以举其中一个例子，海上风力发电技术：海上风能资源丰富，且地域广阔没有任何的障碍物，而陆地上的风力发电几乎处于饱和的状态，海上风能发电必然成为将来发展的重点，人类风能发电向海上发展是时代潮流，加上以上技术点的改进，定能改善风力发电过程中风力不稳定、转化率较低、设备不成熟、地势要求高等因素。

结束语

综上所述，我们对风能是什么、风能主要应用、为何要发展风能、风能的发展趋势、如何发展风能都有了一些认识。但是风能在发展过程中依然存在着诸多的问题，如技术不成熟、成本高、经济性低等。通过本文的阐述，希望能为我国风能利用相关部门提供一些参考，从而降低我国对石化能源的需求，提高我国风能发电技术的水平，以减少环境的污染并提高我国人民的生活质量。

参考文献

[1]朱芳，王培红.风能与太阳能光伏互补发电应用及其优化[J].上海电力，2009，11（01）：23-26.

[2]何华兴，田甜，林授楷，艾玉芳，林军，柯玉琴，何华勤.利用太阳能和风能的山地作物灌溉系统及其应用分析[J].福建农林大学学报（自然科学版），2015，03（02）：219-223.

[3]何宗敬.Rayleigh分布修正式及其在风能计算中的应用[J].浙江农业大学学报，1995，05（02）：187-190.