风能景观 风力是什么

本文目录

1. 风力是什么
2. 什么是风能发电
3. 要一有关风能的知识

风力是什么

风力是指风吹到物体上所表现出的力量的大小。一般根据风吹到地面或水面的物体上所产生的各种现象，把风力的大小分为18个等级，最小是0级，最大为17级。

风速是风的前进速度。相邻两地间的气压差愈大，空气流动越快，风速越大，风的力量自然也就大。所以通常都是以风力来表示风的大小。风速的单位用每秒多少米或每小时多少公里来表示。而发布天气预报时，大都用的是风力等级。

历史由来

在一千多年以前的唐代，我国人民除了记载阴晴雨雪等天气现象之外，也有了对风力大小的测定。唐朝初期还没有发明测定风速的精确仪器，但那时已能根据风对物体征状，计算出风的移动速度并订出风力等级。李淳风的《现象玩占》里就有这样的记载：“动叶十里，鸣条百里，摇枝二百里，落叶三百里，折小枝四百里，折大枝五百里，走石千里，拔大根三千里。”这就是根据风对树产生的作用来估计风的速度，“动叶十里”就是说树叶微微飘动，风的速度就是日行十里；“鸣条”就是树叶沙沙作响，这时的风速是日行百里。另外，还根据树的征状定出来的一些风级，如《乙巳占》中所说，“一级动叶，二级鸣条，三级摇枝，四级坠叶，五级折小枝，六级折大枝，七级折木，飞沙石，八级拔大树及根”。这八级风，再加上“无风”、“和风”(风来时清凉，温和，尘埃不起，叫和风)两个级，可合十级。这些风的等级与国外传入的等级相比较，相差不大。这可以说是世界上最早的风力等级。

两百多年以前，风力大小仍没有测量的仪器，也没有统一规定，各国都按自己的方法来表示。当时英国有一个叫蒲福的人，他仔细观察了陆地和海洋上各种物体在大小不同的风里的情况，积累了五十年的经验，才在1805年把风划成了13个等级，又称蒲福风级。后来，又经过研究补充，才把原来的说明解释得更清楚了，并且增添了每级风的速度，便成了预报风力的“行话”。

什么是风能发电

把风的动能转变成机械动能，再把机械动能转化为电力动能，这就是风能发电。依据目前的风车技术，大约是3m/s的微风速度便可以开始发电。风能发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染，正逐步在世界上形成一股热潮。

1．国内外风能发电的利用情况

据有关资料显示，到2025年年底，全球风能发电装机容量已突破4000×104kW，风能发电占全球电力供应的0.5%。到2025年底，全球风电累计装机容量达到31800×104kW。在2025—2025年，全球风电市场规模扩大了几乎20000×104kW。 2025年新增风电装机3550×104kW，比2025年的增量下降了约1000×104kW。2025年全球风电累计装机容量已达到36540×104kW，同比增长14.9%；新增装机容量4730×104kW，新增装机增长率达到34%。

由于我国所处的地理位置及绵长的海岸线，为风能的产生提供了便利条件，沿海、岛屿及西北内陆是风能丰富的地区。据统计，2025年1—9月，风电新增并网容量较多的是新疆维吾尔自治区（192×104kW）、山东省（82×104kW）、山西省（75×104kW）、宁夏回族自治区（67×104kW）和云南省（52×104kW）。风电平均利用小时数较高的是云南省（1893h）、天津市（1669h）、四川省（1598h），平均利用小时数较低的是西藏自治区（823h）、吉林省（1066h）、海南省（1120h）和广东省（1126h）。

2．风能发电的运行方式

利用风能发电已越来越成为风能利用的主要形式，受到各国的高度重视，而且发展速度最快。风能发电通常有以下三种运行方式：

（1）独立运行方式，通常是一台小型发电机向一户或几户提供电力，它用蓄电池蓄能，以保证无风时的用电。

（2）风能发电与其他发电方式（如柴油机发电）相结合，向一个单位或一个村庄或一个海岛供电。

（3）风能发电并入常规电网运行，向大电网提供电力。常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机，这是风能发电的主要发展方向。

3．风能发电机系统

目前，风电系统主要有三大风力发电机型：恒速恒频异步发电机、变速恒频双馈异步发电机和直驱永磁同步发电机。变速恒频双馈异步发电机因桨距角可调，能在较宽的风速范围内保持最佳叶尖速比、最大功率点运行等优良特性，已成为当今的主流机型。直驱永磁同步发电机加上全功率变流器后，将会拥有更加广阔的发展前景。

4．陆上风能发电与海上风能发电

在风能发电技术不断发展的过程中，世界各国明显存在着从陆上风能发电到海上风能发电的转变。海上风能发电主要是指沿海风能发电，欧洲一般采用这种能发电方式。海上风能发电具有占地较少、风力较强、风期周期长、资源利用率高、噪声污染较少等优点。我国沿海地带广阔，风能资源丰富，因此海上风能资源开发是新能源开发的一个重要方向趋势。图7.12是海上风能发电站。

图7.12海上风能发电站

海上风能发电与陆上风能发电相比，具有以下几个特点：

（1）海上风能资源较大。同高度的风速，海上一般比陆上大20%，发电量高70%，而且海上少有静风期，风电机组利用效率较高。目前，海上风电机组的平均单机容量在3MW左右，最大已达6MW。

（2）海水表面粗糙度低，海平面摩擦力小，因而风速随高度的变化小，不需要很高的塔架，可降低风电机组成本。

（3）海上风的湍流强度低。海面与海上的空气温差比陆地表面与陆上的空气温差小，且没有复杂地形对气流的影响，因此作用在风电机组上的疲劳负荷减少，可延长其使用寿命。陆上风电机组一般设计寿命为20年，海上风电机组设计寿命可达25年以上。

（4）海上风电不占用陆上土地。对于人口比较集中、陆地面积相对较小、濒临海洋的国家或地区较适合。

（5）海上发电的开发利用不会造成大气污染和产生有害物质，可减少温室效应气体的排放，对环境及景观负面影响小。

（6）海上风电机组受噪声制约小，转速一般比陆上高10%，风机利用效率相应提高5%～6%。

海上风能发电也存在不足之处。海上风电技术要求比较高，风险频率高，建造成本大，要充分考虑到水力与动力的双重负荷，做好基础深度勘察、支撑材料选择、海床结构分析与研究。海上风电基础设计与施工时，要根据不同的海底地质条件采用不同的地基模式，还要考虑基础防冻、防腐、防震。风能发电机组要采用整体式安装与分体式安装相结合的方法，达到准确定位和快速安装的效果。我国风能发电主要集中在陆地上，海上风电技术还处于初步水平，海上风电技术的全面应用还需要很长一段时间。

海上丰富的风能资源和当今技术的不断进步，预示着海上风电将成为一个迅速发展的市场，海上风电产业将成为一个新的经济增长点。

要一有关风能的知识

地球表面大量空气流动所产生的动能.由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同,因而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动,即形成风.风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数.风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率,与风速的三次方和空气密度成正比关系.据估算,全世界的风能总量约1300亿千瓦,中国的风能总量约16亿千瓦.风能资源受地形的影响较大,世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带,如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国家,中国的东南沿海、内蒙古、新疆和甘肃一带风能资源也很丰富.中国东南沿海及附近岛屿的风能密度可达300瓦／米2（W／m2）以上,3~20米／秒风速年累计超过6000小时.内陆风能资源最好的区域,沿内蒙古至新疆一带,风能密度也在200~300W／m2,3~20米／秒风速年累计5000~6000小时.这些地区适于发展风力发电和风力提水.新疆达坂城风力发电站1992年已装机5500千瓦,是中国最大的风力电站

在自然界中,风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源.随着全球气候变暖和能源危机,各国都在加紧对风力的开发和利用,尽量减少二氧化碳等温室气体的排放,保护我们赖以生存的地球.

风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式,其中又以风力发电为主,

以风能作动力,就是利用风来直接带动各种机械装置,如带动水泵提水等这种风力发动机的优点是：投资少、工效高、经济耐用.目前,世界上约有一白多万台风力提水机在运转.澳大利亚的许多牧场,都设有这种风力提水机.在很多风力资源丰富的国家,科学家们还利用风力发动机铡草、磨面和加工饲料等.

利用风力发电,以丹麦应用最早,而且使用较普遍.丹麦岁只有500多万人口,却是世界风能发电大国和发电风轮生产大国,世界10大风轮生产厂家有5家在丹麦,世界60%以上的风轮制造厂都在使用丹麦的技术,是名副其实的“风车大国”.

截止到2025年底,世界风力发电总量居前3位的分别是德国、西班牙和美国,三国的风力发电总量占全球风力发电总量的60%.

此外,风力发电还逐渐走进居民住宅.在英国,迎风缓缓转动叶片的微型风能电机正在成为一种新景观.家庭安装微型风能发电设备,不但可以为生活提供电力,节约开支,还有利于环境保护.堪称世界“最环抱住宅”就是由英国著名环保组织“地球之友”的发起人马蒂·威廉历史5年建造成的,其住宅的迎风院墙前就矗立着一个扇状涡轮发电机,随着叶片的转动,不时将风能转化为电能.

我国风力资源丰富,可开发利用的风能储量为10亿千瓦.对风能的利用,特别是对我国沿海岛屿,交通不便的边远山区,地广人稀的草原牧场,以及远离电网的农村、边疆,作为解决生产和生活能源的一种可靠途径,具有十分重要的意义.

现在,无论是在广阔的草原,还是在杲杲的山岭,我们都会看到一座座能抗风暴袭击而稳定运行的风力发电站.每当大风来临,收集机就会自动调转方向,迎接风的犀利,任凭风力有多大,来势有多猛,它一概取之,转成电能储存起来,为人们提供电力.这样,即使在远离城市的乡村和牧场都可以用上电,过上幸福的生活.

风能的坏处

1)风速不稳定,产生的能量大小不稳定

2)不是什么地方都可以利用风能,受地理位置限制严重

3)风能的能量转换效率低

4)技术不成熟,还不能普及

5)风能是新型能源,响应的使用设备也不是很成熟

6)国家目前没有明确政策要大力推广风能利用