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古老而又新颖的风能
来源:世界科技百科 专题:气候天气

风能说它古老,是因为在很久以前人们就已经认识到了它的价值,并对它进行了开发利用;谈它新颖,是说古老的风能到今天又焕发出新的活力,新的运用方式大幅度地开展起来。

风能,从根本上说,它是太阳能转化后的一种形式.全球风能总量大约有3.6×1015 瓦,而在大气边界层以下可以利用的风能约有1.3×1015 瓦.这就表明,风能一年可以提供1.1×1016 度的电力总量.而这个数字却是世界消耗总能量的三千多倍,这可真是一个惊人的数字。

风能利用的历史比较久.我国古代人民很早就利用它来驱动帆船.据《物原》记载: “燧人以瓠济水,伏羲始乘桴,轩辕作舟楫,……夏禹作舵加以篷帆樯.”可以说,有人把夏禹作为帆的创始人,由此推出风能使用有三千多年的历史,是很有见地的.我国劳动人民还制造了水平风车,如明代宋应星的《天工开物》说: “扬郡以风帆数扇,俟风转车,风息则止.”就是例证.明朝的方以智在《物理小识》中描写了风帆灌田的事实: “有风帆六幅,车水灌田,淮扬海填皆为之.”至于用风力加工粮食,有人据《水车行》的记载内容: “零陵水车风作轮,缘江夜响盘空云,轮盘团团经三丈,水声却在风轮上,……”表明水车使用的时间很长,也不为过。

其实,明朝航海家郑和下西洋,他率领的船队就使用了大风帆,这是有目共睹的事实.另外,公元七世纪时,我国还建有一种“走马灯”式风车,它使用垂直轴风轮.此风车不受风向改变的影响,风轮总是朝一个方向转.有人考证说,在清代中叶周庆著《盐法通志》上就有关于它的笔录。

但这并不表明国外利用风能比我国要逊色.约在几千年前,埃及人就利用风帆来划桨、磨谷、提水;波斯人在公元700年前还用过风车碾米.公元1185年,英国的约克郡制造出西欧第一台风车.此后到14 世纪时,荷兰人开始利用风车来排水和灌溉.18 世纪,荷兰使用的风车达到近万座.19 世纪中期,美国用于提水灌溉的风车约有600 万台.用风力发电是本世纪以来的事.1910年丹麦人成功地建造了世界上第一座风力发电站.这样一来,人类利用风力又创下了新的纪录。

风能的使用后来一度沉寂,主要是因为使用煤、石油的蒸汽机、发动机占了很大的优势.但从本世纪70年代开始,由于“能源危机”的爆发和污染问题加重,这使人们把目光重新投向了风能。

现代风能的最大利用是发电.起初国外使用的是卧车风力发电机,发电功率不过100 千瓦.美国在1945年3月还建有一个输出功率为1200 瓦的大型风力发电机,但运行时间不长.现在美国风力发电的电量只占总发电量的0.1%,在加利福尼亚州有五个风力发电基地为近100 万个家庭提供用电;在这之中的一个电厂竟有2400 台风力机,总装机容量为24 万千瓦.欧洲、美国风力机单机容量以300 千瓦以上为多.世界上最大的风力发电机装机容量为7.2 兆瓦。

我国的地面风能总量可以利用的约有1.6×1011 瓦,主要分布在东南沿海、内蒙古以北,以及西北地区。

我国在50年代研制过风力提水机和风力发电机.60年代时,一批风力提水机得以生产.80年代时,我国在一些地区推广了500 瓦以下各种型号的小型风力发电机,它能够用于照明、各种家用电器的使用.到1985年时,我国从丹麦引进了55 千瓦的风力发电机,在山东某地进行了安装,风力发电开始转向生产.此后,从荷兰、美国、德国等地,100 千瓦、150 千瓦、200 千瓦等各种机型也被引进我国。

我国从1992年开始安装自己研制的55 千瓦风力发电机.国产最大的200千瓦风力发电机也在1991年并网发电.这些都表明我国的风力发电发展迅速.1994年、1995年我国还承办了几次关于风力发电的国际会议,相信我国风力发电前景是美好的。

需要补充的是,设置风力电厂也属于风力发电的范畴.风力电厂是风力发电的高级形式.在风力资源丰富的原野、荒坡上,安装成片成片的风力发电机,并网运行,由微机统一管理,向电网输送强大的电力,这显然是一种综合风力发电的新举措。

风力电厂的建设只有十多年的经验.美国、西欧从80年代初开始建立风力电厂.美国在阿尔塔蒙特山口风力电厂安装有风力发电机五千多台,总装机容量可达550 兆瓦.这么大的功率完全可与核电、水电媲美了.风力电厂投资收效快、效益高、建设周期短、发电成本低,具有很大的经济价值,引起了我国科学家的浓厚兴趣。

我国从1986年就开始风力电厂试验.其中已建成七大风力电厂.其中最大的在新疆达坂城,总装机容量约300 千瓦.1991年我国能源部召开风力发电建设规划会议,决定到2000年实现风力装机1000 兆瓦的容量。

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