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风能:能源舞台的重要角色

中国电力网
2020-04-26

  风力的利用,从古代就开始了。14世纪荷兰人改造了风车结构,广泛用来排除沼泽的积水和灌溉莱茵河三角洲。到19世纪,风车的使用达到全盛时期,当时不仅荷兰有风车1万多台,美国西部地区农村更有风车100多万台。

  然而,20世纪以来,内燃机和电子技术的广泛应用,导致了轮船风行世界,依靠风力推动的帆船几乎被淘汰,古老的风车也一度变得暗淡无光。1973年全世界能源危机发生以后,人们才认识到煤、石油等矿物燃料储量有限,终究会消耗殆尽,燃料燃烧会污染大气,使环境问题日益严重,于是,可再生而又无污染的风能,又以新的姿态进入了人类的生产和生活。

  风是一种潜力很大的能源。也许有人还记得,18世纪初,横扫英法两国的一次狂暴大风,吹毁了400多座磨坊、800多座房屋、100多座教堂、400多条帆船,并有数千人受到伤害,25万株大树被连根拔起。仅就拔树一事而论,风在数秒钟内就发出了1千万马力(即750万千瓦;1马力等于0.75千瓦)的功率!科学家估计过,地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦,是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内提供的能量的1/3000。

  一般说来,风速为3.4—5.4米/秒的3级风就有利用价值。从经济合理的角度出发,风速大于4米/秒才适宜于发电。风力愈大,经济效益也愈大。

  1977年,原联邦德国在有“风谷”之称的布隆坡特尔,建造了一座世界上最大的发电风车。风车高达150米,比美国“摩德2号”风力电站高出45米。塔顶的机房能以0.5米/秒的速度转动,根据风向调节风车的迎风面。当风速为6.3米/秒时,风车开始转动,风速达12米/秒时可发出3000千瓦的电。这个电站可供给250户住宅的各项用电。

  1979年上半年,美国在北卡罗来纳州的蓝岭山上,又建成了一座发电用的风车。这个风车有10层楼高,风车钢叶片的直径60米。叶片安装在一个塔型建筑物上,因此风车可自由转动并从任何一个方向获得风力;风力时速在38千米以上时,发电能力也可达2000千瓦。由于这个丘陵地区平均风力时速只有29千米,因此风车不能全部运动。但是,即使全年只有一半时间运转,它也能够满足北卡罗来纳州7个县1%—2%的用电需要。

  现在,在德国,每年风力提供的能量占全国所需能量的6%—8%。欧美许多国家正兴起采用风力机群联合发电的热潮。500千瓦的风力发电机开始进入市场。1994年初全世界风力发电机装机容量已达371万千瓦,而到1997年世界装机容量则猛增到152.6万千瓦,其中以德国50万千瓦为最多。

  我国风能资源极为丰富。科学家计算,全国可利用的风能资源约为2.53×10瓦,相当于1992年我国发电总装机容量的1.5倍。1983年建造在浙江泗礁岛上的40千瓦风力发电站已并网发电。此后,在内蒙古自治区投入使用的50—500瓦小型风力发电机达10万台,使边远地区农牧民用上了电灯,看上了电视。

  对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带,因地制宜地利用风力发电,大有可为。

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