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《新能源與分布式發(fā)電技術(shù)03風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、新能源與分布式發(fā)電技術(shù)第3講風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電第3講風(fēng)力發(fā)電關(guān)注的問題風(fēng)是最常見的自然現(xiàn)象之一。風(fēng)是怎樣形成的？人類何時(shí)開始懂得對(duì)風(fēng)能的利用？又是如何利用的？風(fēng)力發(fā)電的原理是怎樣的？風(fēng)力發(fā)電的設(shè)備什么樣？風(fēng)力發(fā)電能達(dá)到什么樣的規(guī)模？發(fā)展?fàn)顩r如何？教學(xué)目標(biāo)了解風(fēng)資源情況和風(fēng)能利用的發(fā)展歷史，掌握風(fēng)力發(fā)電的基本原理和主要設(shè)備，理解風(fēng)力發(fā)電的重要意義和發(fā)展前景?！?.1風(fēng)能利用的歷史人類利用風(fēng)能的歷史，至少可以追溯到5000多年以前。埃及可能是最先利用風(fēng)能的國(guó)家。趣聞：風(fēng)能與金字塔（見教材）2000多年以前，人類開始利用風(fēng)的
2、力量進(jìn)行生產(chǎn)，例如靠風(fēng)力帶動(dòng)簡(jiǎn)易裝置來碾米磨面、引水灌溉。公元前幾百年，亞洲的巴比倫人、波斯人也開始利用風(fēng)能。公元10世紀(jì)，伊斯蘭人開始用風(fēng)車提水。到11世紀(jì)，風(fēng)車在中東地區(qū)已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用?！?.1風(fēng)能利用的歷史12世紀(jì)，風(fēng)車的概念和設(shè)計(jì)從中東傳入歐洲。荷蘭人發(fā)明了水平轉(zhuǎn)軸的塔形風(fēng)車，并且很快風(fēng)靡北歐。唐吉訶德大戰(zhàn)風(fēng)車的故事聽說過吧？（教材引例故事）除了磨面、榨油、造紙、鋸木等生產(chǎn)作業(yè)之外， 在比利時(shí)等地勢(shì)較低國(guó)家還用風(fēng)車來排水。§3.1風(fēng)能利用的歷史至少在3000年以前，我國(guó)就出現(xiàn)了帆船。中國(guó)最輝煌的風(fēng)帆時(shí)代
3、是明代，鄭和下西洋，龐大的風(fēng)帆船（見教材）在那幾次舉世聞名的航行中功不可沒。鄭和的“準(zhǔn)環(huán)球”旅行，比西方的哥倫布和麥哲倫早了好幾百年。§3.1風(fēng)能利用的歷史公元前數(shù)世紀(jì)我國(guó)人民就開始利用風(fēng)力提水、灌溉、磨面、舂米等。1300多年前宋代的一種垂直軸“走馬燈式”，一直沿用到新中國(guó)成立（見教材）。中國(guó)沿海沿江地區(qū)的風(fēng)力提水灌溉或制鹽的做法，曾經(jīng)非常盛行，僅在江蘇沿海利用風(fēng)力的設(shè)備就曾多達(dá)……。我國(guó)使用最廣泛的是“斜桿式”風(fēng)車，直到今天，沿海地區(qū)農(nóng)田和鹽場(chǎng)中仍有上千臺(tái)之多。§3.2風(fēng)和風(fēng)資源§3.2.1風(fēng)的形成地球轉(zhuǎn)動(dòng)，地
4、表的地形差異，以及云層遮擋和太陽(yáng)輻射角度的差別，使地面受熱不均。不同地區(qū)的溫差和空氣中水蒸汽含量不同，形成不同的氣壓區(qū)。空氣從高氣壓區(qū)域向低氣壓區(qū)域的自然流動(dòng)，稱為大氣運(yùn)動(dòng)。在氣象學(xué)上，一般把垂直方向的大氣運(yùn)動(dòng)稱為氣流，水平方向的大氣運(yùn)動(dòng)就是風(fēng)?！?.2.1風(fēng)的形成按照形成原因，風(fēng)有信風(fēng)、海陸風(fēng)和山谷風(fēng)等。（1）信風(fēng)赤道附近氣溫高，熱氣上升；兩極氣溫低，冷氣下降，相互填補(bǔ)空缺，冷空氣在地面附近從兩極流向赤道(高空反之)。地球自西向東轉(zhuǎn)，北半球東北風(fēng)，南半球東南風(fēng)。（2）海陸風(fēng)海洋熱容量大。白天日照下陸地溫度比海面高
5、，熱空氣上升，海面冷空氣在地表附近流向陸地，這就是海風(fēng)。夜間，陸地比海洋冷卻得快，形成流向海洋的陸風(fēng)。（3）山谷風(fēng)白天山坡朝陽(yáng)面受熱較多，空氣上升；低凹處受熱少，冷空氣從山谷流向山坡，形成谷風(fēng)。夜間，山坡降溫幅度大，冷空氣則沿山坡向下流動(dòng)，形成山風(fēng)?！?.2.1風(fēng)的形成一般，在晴朗而且晝夜溫差較大的沿海地區(qū)，白天吹來海風(fēng)，夜晚則有陸風(fēng)吹向海上。在山區(qū)，白天谷風(fēng)從谷底向山上吹，晚上山風(fēng)從山上向山下吹。大陸與海洋的熱容量差別，還會(huì)形成季節(jié)性的氣壓變化。以中國(guó)的華北地區(qū)為例，冬季內(nèi)陸氣溫低，多形成高氣壓區(qū)，空氣流向東南方
6、向的海洋低氣壓區(qū)，所以在冬季多刮西北風(fēng)。而夏季正好相反，我國(guó)大部分地區(qū)常刮東南風(fēng)。?！?.2.2風(fēng)的描述（1）風(fēng)向就是風(fēng)吹來的方向。例如，南風(fēng)。早在商代，就有對(duì)風(fēng)向的定義和觀測(cè)，見教材（2）風(fēng)速就是單位時(shí)間內(nèi)空氣在水平方向上移動(dòng)的距離。 通常指一段時(shí)間內(nèi)的風(fēng)速的算術(shù)平均值。（3）風(fēng)能和風(fēng)能密度風(fēng)中流動(dòng)的空氣所具有的能量，稱為風(fēng)能。 風(fēng)能密度，就是單位面積上流過的風(fēng)能。§3.2.3世界風(fēng)資源有專家估計(jì)，地球上的風(fēng)能，大約是目前全世界能源總消耗量的100倍，相當(dāng)于……萬億噸煤蘊(yùn)藏的能量。據(jù)世界氣象組織估計(jì)，全球大氣中蘊(yùn)
7、藏的總的風(fēng)能功率約為1014MW，其中可被開發(fā)利用的風(fēng)能約有……MW。全球的風(fēng)能折算為電能，相當(dāng)于2.74萬億度，其中可利用的相當(dāng)于……億度電。地球1.07億平方公里的陸地表面，平均風(fēng)速高于5m/s（距地面10m高處）的面積約占27%。據(jù)分析，其中只有4％左右的面積有可能安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)。以目前的技術(shù)水平，每平方公里的風(fēng)能發(fā)電量為330千瓦左右，平均每年發(fā)電量的合理估計(jì)為……萬度左右。§3.2.4我國(guó)風(fēng)資源研究表明，全國(guó)平均風(fēng)能密度約為100W/m2，全國(guó)風(fēng)能總儲(chǔ)量約48億兆瓦，陸上和近海區(qū)域10米高度可開發(fā)風(fēng)能資源
8、儲(chǔ)量約為10億千瓦，其中有很好開發(fā)利用價(jià)值的陸上風(fēng)資源大約有……千瓦?！?.2.4我國(guó)風(fēng)資源中國(guó)氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能資源評(píng)估中心，公布了 全國(guó)平均風(fēng)速分布和有效風(fēng)功率密度分布情況，參見教材圖3.4和圖3.5?！?.3風(fēng)力機(jī)的種類各種類型的風(fēng)力機(jī)，都至少包括葉片（有些稱為槳葉）、輪轂、轉(zhuǎn)軸、支架（有些稱為塔架）等部分。其中由葉片和輪轂等構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)部分又稱為風(fēng)輪。按
