第十一风能及其利用课件PPT.ppt

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第十一讲第十一讲风能及其利用风能及其利用内内容容一、风能的概念一、风能的概念二、世界风能的发展历史二、世界风能的发展历史三、世界风力发电现状三、世界风力发电现状四、我国风力发电现状四、我国风力发电现状五、风力发电设备五、风力发电设备六、风力发电产业介绍六、风力发电产业介绍一、风能的概念1、风的形成、风的形成太阳辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布太阳辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布太阳辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布太阳辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布不均，在不均压力作用下，空气沿水平方向运动就形成风。

不均，在不均压力作用下，空气沿水平方向运动就形成风。

不均，在不均压力作用下，空气沿水平方向运动就形成风。

不均，在不均压力作用下，空气沿水平方向运动就形成风。

风是一个矢量，既有大小又有风是一个矢量，既有大小又有风是一个矢量，既有大小又有风是一个矢量，既有大小又有方向。

方向。

方向。

方向。

描述风况的两个参数：

风向、描述风况的两个参数：

风向、描述风况的两个参数：

风向、描述风况的两个参数：

风向、风速风速风速风速地球表面风的形成和风向地球表面风的形成和风向山谷风山谷风山谷风山谷风海陆风海陆风海陆风海陆风季风季风季风季风:

随季节转换的风随季节转换的风随季节转换的风随季节转换的风谷风：

由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡谷风：

由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡谷风：

由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡谷风：

由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡山风：

夜间由平原或山坡吹向谷地山风：

夜间由平原或山坡吹向谷地山风：

夜间由平原或山坡吹向谷地山风：

夜间由平原或山坡吹向谷地陆风：

晚上陆风吹向海上陆风：

晚上陆风吹向海上陆风：

晚上陆风吹向海上陆风：

晚上陆风吹向海上海风：

在沿海地区，白天由于陆地与海洋的温度差而海风：

在沿海地区，白天由于陆地与海洋的温度差而海风：

在沿海地区，白天由于陆地与海洋的温度差而海风：

在沿海地区，白天由于陆地与海洋的温度差而形成海风吹向陆地形成海风吹向陆地形成海风吹向陆地形成海风吹向陆地2、风的特性、风的特性

（1）

（1）

（1）

（1）风随时间的变化风随时间的变化风随时间的变化风随时间的变化风的日变化风的日变化风的日变化风的日变化地面上是夜间风弱，白天风强；高空中却是夜里风强，白地面上是夜间风弱，白天风强；高空中却是夜里风强，白地面上是夜间风弱，白天风强；高空中却是夜里风强，白地面上是夜间风弱，白天风强；高空中却是夜里风强，白天风弱。

在沿海地区，白天产生海风，夜晚产生陆风。

天风弱。

在沿海地区，白天产生海风，夜晚产生陆风。

天风弱。

在沿海地区，白天产生海风，夜晚产生陆风。

天风弱。

在沿海地区，白天产生海风，夜晚产生陆风。

风的季节变化风的季节变化风的季节变化风的季节变化由于在不同的季节，太阳和地球的相对位置不同，使地由于在不同的季节，太阳和地球的相对位置不同，使地由于在不同的季节，太阳和地球的相对位置不同，使地由于在不同的季节，太阳和地球的相对位置不同，使地球上存在季节性温度变化，因此，风也会产生季节性变化规球上存在季节性温度变化，因此，风也会产生季节性变化规球上存在季节性温度变化，因此，风也会产生季节性变化规球上存在季节性温度变化，因此，风也会产生季节性变化规律。

律。

律。

律。

季节性变化季节性变化季节性变化季节性变化

（2）

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（2）风的随机性变化风的随机性变化风的随机性变化风的随机性变化日变化日变化日变化日变化典型的不同地点的典型的不同地点的典型的不同地点的典型的不同地点的风速日变化曲线风速日变化曲线风速日变化曲线风速日变化曲线紊流紊流紊流紊流紊流主要是由于气流紊流主要是由于气流紊流主要是由于气流紊流主要是由于气流与地面的摩擦而产生的。

与地面的摩擦而产生的。

与地面的摩擦而产生的。

与地面的摩擦而产生的。

8min8min内风速风向随时间的瞬时变化过程内风速风向随时间的瞬时变化过程3.风速的描述风力风力等级等级风的风的名称名称陆地地面物的征象陆地地面物的征象相应风速相应风速（km/h）（m/s）0无风无风大气稳静，炊烟直上大气稳静，炊烟直上11732.64.风能资源地球风能约为2.74109MW可利用风能为2107MW，是地球水能的十倍只要利用上地球1%的风能就能满足全球能源的需要降低成本，提高产出，是普及风能发电必须克服的障碍风能密度通过截面积的风所含的能量，常以W/m2表示。

风能密度与空气密度有直接关系一般，海边地势地，气压高，空气密度大，风能密度就高。

高山气压低，空气稀薄，风能密度就小些。

如果高山风速大、气温低仍有相当大的风能潜力。

我国探明风能理论储量为32.26亿KW可发利用为2.53亿KW，近海可利用风能7.5亿KW东南沿海是最大风能资源区，风能密度为200W/M2300W/M2大于6m/s的风速时间，全年3000h以上就可取得较大经济利润效益风能资源丰富的地区主要分布在西北、华北和东北的草原和戈壁，以及东部和东南沿海及岛屿西部地区的风能资源占全国风能资源的50%以上甘肃省实际可开发的风能储量为1143万kW青海省为2421万kW新疆维吾尔自治区为3433万kW内蒙古自治区为6178万kW。

云南省和西藏自治区也有很多地区可以利用风能。

中国有效风能密度分布我国风能资源区划我国风能资源区划风能丰富区风能丰富区东南沿海、山东半岛、辽东半岛东南沿海、山东半岛、辽东半岛三北地区三北地区松花江下游区松花江下游区风能较丰富区风能较丰富区东南沿海内陆和渤海沿海区东南沿海内陆和渤海沿海区三北的南部区三北的南部区青藏高原青藏高原风能可利用区风能可利用区两广沿海区两广沿海区大小兴安岭地区大小兴安岭地区中部地区中部地区风能贫乏区风能贫乏区川云贵和南岭山地区川云贵和南岭山地区雅鲁藏布江和昌都区雅鲁藏布江和昌都区塔里木盆地西部区塔里木盆地西部区二、世界风能的发展历史人类开发利用风能的历史风帆助航、风力发电、风车提水风电路灯微型风力发电机风车12世纪风车从中东传入欧洲。

16世纪，荷兰人利用风车排水、与海争地，在低洼的海滩上建国立业。

在蒸汽机出现之前，风力机械是动力机械的一大支柱，但因竞争不过蒸汽机、内燃机等而被淘汰。

19世纪丹麦人首先研制了风力发电机。

1891年，丹麦建成世界第一座风力发电站。

20世纪70年代后，风力发电蓬勃发展。

21世纪中叶，风能成为世界能源供应的支柱之一。

1.欧洲利用风能的历史3000年前的商代：

开始出现帆船唐代：

“乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海”明代：

郑和下西洋明代后：

宋应星天工开物有：

“扬郡以风帆数扇，俟风转车，风息则止”方以智著的物理小识有：

“用风帆六幅，车水灌田，淮阳海皆为之”中国沿海沿江地区的风帆船和用风力提水灌溉或制盐的做法，一直延续到20世纪50年代2.我国利用风能的历史3.积极开发风能的国家风能开发积极的国家主要有两类第一类是德、美等欧美国家，为保护环境降低二氧化碳排放量，在考虑环境成本的基础上，愿意花钱利用风能第二类是发展中国家，如印度、中国等，主要是因为缺电，愿意利用风能。

但这类市场有赖于政府支持中国风能发展需要制度创新中国风力资源丰富，但风电发展落后原因：

缺乏透明、完整、可持续、有效力的风能政策和法律制度国家发改委制定的可再生能源中长期发展规划指出：

到2020年中国风电装机容量将达到2000万瓦，要实现这一目标需要制度创新2022/11/820三、世界风电发展状况三、世界风电发展状况世界风力发电持续快速发展世界风力发电持续快速发展根据世界风能协会（根据世界风能协会（WWEAWWEA）统计，）统计，19961996年世界风电总装年世界风电总装机容量为机容量为607607万万KWKW，20072007年为年为93859385万千瓦，万千瓦，20082008年达到年达到1.21.2亿千瓦。

亿千瓦。

0808年世界当年风电装机为年世界当年风电装机为27052705万千瓦，增万千瓦，增速达到速达到28.828.8。

20082008年世界风力发电机组市场规模达到年世界风力发电机组市场规模达到475475亿美元。

亿美元。

2008年底全球年底全球1.2亿千瓦的风电总装机容量，意味着每年亿千瓦的风电总装机容量，意味着每年发电发电260TWh，可以减少二氧化碳排放，可以减少二氧化碳排放1.58亿吨。

亿吨。

2022/11/8211997年到2008年世界风力发电装机2022/11/8222003-2008年世界风力发电装机容量前十位国家2022/11/8232009-2030年世界风电装机预测2022/11/8242008年世界排名前十位的整机制造商美国世界上风力机装机容量最多的国家，超过2X104MW，每年还以10的速度增长瑞典、荷兰、英国、丹麦、德国、日本、西班牙，制定了相应的风力发电计划风力发电技术日趋受到世界各国的普遍重视。

目前全世界风电装机容量达到490万千瓦，而且还在以年均60的速度增长，反映了当今国际电力发展的一个新动向。

预计年风电将进入每个欧洲家庭在整个欧洲创造300万个工作机会重振衰退的工业和不景气的行业创造几百万欧元的新能源市场使欧洲走上使用完全清洁能源供应系统之路，即安全、可靠和环境可持续发展提供比煤电和核电更廉价的能源大型风力发电场2022/11/828MultibridM5000风力发电机组2022/11/829Repower5MW风力发电机组新新S型型垂垂直直轴轴风风力力发发电电机机新新S型型垂垂直直轴轴风风力力发发电电机机风风筝筝风风力力发发电电机机风风筝筝风风力力发发电电机机渔民船上的微型风力发电机小型风电机组风电路灯农田里的风机组2022/11/838海上风力发电快速发展海上风力发电快速发展发展海上风电是国际上风电发展的一个方向。

发展海上风电是国际上风电发展的一个方向。

目前，海上风电技术日趋成熟，并开始进入规目前，海上风电技术日趋成熟，并开始进入规模化开发阶段。

模化开发阶段。

至至2006年止，世界海上风电总装机容量已达年止，世界海上风电总装机容量已达80万千瓦，主要集中在丹麦和英国。

欧洲在开发万千瓦，主要集中在丹麦和英国。

欧洲在开发海上风能方面依然走在世界前列。

海上风能方面依然走在世界前列。

据专家预计，到据专家预计，到2010年和年和2020年，欧洲海上风年，欧洲海上风电总装机容量将分别达到电总装机容量将分别达到1000万千瓦和万千瓦和7000万万千瓦。

千瓦。

2022/11/8391.5MW1.5MW叶片海上风场运行叶片海上风场运行l20072007年年1111月月88日，由中海油投日，由中海油投资的第一台海上风力发电机组安资的第一台海上风力发电机组安装运行，其中主机采用金风科技装运行，其中主机采用金风科技公司研发的公司研发的1.5MW1.5MW永磁直驱风力永磁直驱风力发电机组，叶片为发电机组，叶片为HT34HT34型叶片。

型叶片。

海海上上发发电电2022/11/841海上风力发电快速发展2022/11/842丹麦海滩风电场建设海上风电场2022/11/843海上风电场2022/11/844海上风电场四四.我国风力发电现状我国风力发电现状1.我国风力发电现状

（1）发展迅速，建设规模不断扩大）发展迅速，建设规模不断扩大我国的风力发电始于我国的风力发电始于20世纪世纪50年代后期年代后期1986年，在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电年，在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场场到到1990年已建成年已建成4座并网型风电场，总装机容量为座并网型风电场，总装机容量为4.215MW，其最大单机容量为，其最大单机容量为200kW。

到到1995年，全国共建成了年，全国共建成了5座并网型风电场，装机总容座并网型风电场，装机总容量为量为36.1MW，最大单机容量为，最大单机容量为500kW。

1996年后，风力发电进入了扩大建设规模的阶段，最大年后，风力发电进入了扩大建设规模的阶段，最大单机容量为单机容量为1500kW。

据中国风能协会最新统计，据中国风能协会最新统计，2007