风力发电原理第二章【华北电力大学ppt课件】

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1、能源动力与机械工程学院风力发电原理风力发电原理张张张张 磊磊磊磊热能工程教研室热能工程教研室热能工程教研室热能工程教研室本文档由知识社：本文档由知识社：本文档由知识社：本文档由知识社：http:/http:/提供提供提供提供风力发电原理能源动力与机械工程学院风的形成及特性风的形成及特性风的能量与测量风的能量与测量风力资源及风能利用风力资源及风能利用第二章第二章 风与风能风与风能2风的形成及特性第二章 风与风能2能源动力与机械工程学院形成原因形成原因：太阳辐射造成地球表面的大气受热不均，：太阳辐射造成地球表面的大气受热不均，温度差异造成大气层的压力分布不均。在压力差的作温度差异造成大气层的压力分

2、布不均。在压力差的作用下，空气流沿水平方向由高压区向低压区流动，形用下，空气流沿水平方向由高压区向低压区流动，形成了风。成了风。风能风能：风所具有的动能为风能。：风所具有的动能为风能。风能是太阳能的一种转化形式。风能是太阳能的一种转化形式。2-1 风的形成及特性风的形成及特性一、一、风的形成风的形成 3形成原因：太阳辐射造成地球表面的大气受热不均，温度差异造成大能源动力与机械工程学院二、二、气压与风的关系气压与风的关系 弯曲的线是弯曲的线是等压线等压线。闭合的等压线如果其闭合的等压线如果其气压值高于周围，则气压值高于周围，则称为称为高气压区高气压区，相反，相反称为低气压区。如同称为低气压区。如

3、同山峰的山脊和山谷，山峰的山脊和山谷，从高气压伸展出来的从高气压伸展出来的部分称为部分称为高压脊高压脊，从，从低气压伸展出来的部低气压伸展出来的部分称为分称为低压槽低压槽。4二、气压与风的关系 弯曲的线是等压线。闭合的等压能源动力与机械工程学院气压梯度气压梯度：等压线的疏密程度表示了单位距离内气压：等压线的疏密程度表示了单位距离内气压差的大小。等压线越密集，气压梯度越大。差的大小。等压线越密集，气压梯度越大。气压梯度力气压梯度力：由于气压梯度而产生的旁压力。：由于气压梯度而产生的旁压力。气压梯度力把两地间的空气从气压高的区域推向气压梯度力把两地间的空气从气压高的区域推向气压低的区域，空气流动从

4、而形成了风。气压低的区域，空气流动从而形成了风。气压梯度力越大，空气流动速度越快，风速越大。气压梯度力越大，空气流动速度越快，风速越大。地转偏向力地转偏向力：地球自转而使空气水平运动发生偏向的：地球自转而使空气水平运动发生偏向的力。力。随风速增大而增大，且与风向始终垂直。随风速增大而增大，且与风向始终垂直。5气压梯度：等压线的疏密程度表示了单位距离内气压差的大小。等压能源动力与机械工程学院左、右手法则进行判别偏转左、右手法则进行判别偏转方向。方向。北半球：右手法则北半球：右手法则 南半球：左手法则。南半球：左手法则。气压和风的相互关系：气压和风的相互关系：风速与气压梯度成正比，风风速与气压梯度

5、成正比，风向与等压线成平行。向与等压线成平行。在地转偏向力的作用下，风向在地转偏向力的作用下，风向不断发生偏转。到风向被偏转到与不断发生偏转。到风向被偏转到与气压梯度力角度为气压梯度力角度为9090，此时气压，此时气压梯度力对风的分作用力为梯度力对风的分作用力为0 0。气压。气压梯度力与地转偏向力正好相反，大梯度力与地转偏向力正好相反，大小相等，达到平衡。在平衡状态下，小相等，达到平衡。在平衡状态下，风向与气压等压线保持平行。风向与气压等压线保持平行。6左、右手法则进行判别偏转方向。6能源动力与机械工程学院（1）随机性随机性 速度大小和方向随时间不断变化，能量和功率随之发生改速度大小和方向随时

6、间不断变化，能量和功率随之发生改变。可能是短时间波动，或昼夜变化，或季节变化。变。可能是短时间波动，或昼夜变化，或季节变化。（2）风速随高度的增加而变化风速随高度的增加而变化 地面上风速较低的原因是由于地表植物、建筑物以及其他地面上风速较低的原因是由于地表植物、建筑物以及其他障碍物的磨擦所造成的。障碍物的磨擦所造成的。风速沿高度的相对增加量因地而异，可表示为：风速沿高度的相对增加量因地而异，可表示为：我国n取0.160.20三、三、风的特性风的特性7（1）随机性 我国n取0.160.20三、风的特性7能源动力与机械工程学院88能源动力与机械工程学院（3）风速受障碍物和地形影响较大风速受障碍物和

7、地形影响较大 障碍物对风速的影响障碍物对风速的影响 当穿越粗糙表面，像建筑物、树木、岩石等类似障碍物时，风当穿越粗糙表面，像建筑物、树木、岩石等类似障碍物时，风速和风向迅速地发生改变。在障碍物的附近，特别是后缘会产生很速和风向迅速地发生改变。在障碍物的附近，特别是后缘会产生很强的湍流，该湍流在下风方向远处逐渐减弱。图为由障碍物造成的强的湍流，该湍流在下风方向远处逐渐减弱。图为由障碍物造成的风湍流及其风速变化轮廓线。气流湍流不仅会减小风力机的有效功风湍流及其风速变化轮廓线。气流湍流不仅会减小风力机的有效功率，而且会增加风力机的疲劳载荷。率，而且会增加风力机的疲劳载荷。湍流强度和延伸长度与障碍物的

8、高度有关。在障碍物的迎风侧，湍流强度和延伸长度与障碍物的高度有关。在障碍物的迎风侧，湍流区长度可高达障碍物的湍流区长度可高达障碍物的2倍，背风侧湍流延伸长度可达障碍物高倍，背风侧湍流延伸长度可达障碍物高度的度的1020倍。而且障碍物高宽比越小，湍流衰减越快；高宽比越倍。而且障碍物高宽比越小，湍流衰减越快；高宽比越大，湍流区越大。在高宽比无限大的极端条件下，湍流区长度可以大，湍流区越大。在高宽比无限大的极端条件下，湍流区长度可以达到障碍物高度的达到障碍物高度的35倍。倍。9（3）风速受障碍物和地形影响较大 障碍物对风速的影响 9能源动力与机械工程学院 在垂直方向，湍流影响范围的最大高度达障碍物高

9、度的在垂直方向，湍流影响范围的最大高度达障碍物高度的2 2倍。当风力机倍。当风力机叶片扫风最低点所处的高度是叶片扫风最低点所处的高度是3 3倍障碍物高度时，则障碍物对风力机的影响倍障碍物高度时，则障碍物对风力机的影响可以忽略。但若风力机前有较多障碍物时，由于风力机前的平均风速因障碍可以忽略。但若风力机前有较多障碍物时，由于风力机前的平均风速因障碍物而发生改变，则此时必须考虑障碍物的影响。因此，在风电场选址时应考物而发生改变，则此时必须考虑障碍物的影响。因此，在风电场选址时应考虑到附近区域的障碍物，塔的高度必须足够高以便克服湍流区的影响。虑到附近区域的障碍物，塔的高度必须足够高以便克服湍流区的影

10、响。山脉对风的影响山脉对风的影响 山脊、丘陵和悬崖的形态极大地影响着山脊、丘陵和悬崖的形态极大地影响着风廓线。光滑的山脊会加速穿越的气流，这风廓线。光滑的山脊会加速穿越的气流，这是因风通过山脊时受阻压缩而引起的。山脊是因风通过山脊时受阻压缩而引起的。山脊的形状决定了加速的程度，表面裸露时，对的形状决定了加速的程度，表面裸露时，对风速影响更加明显。若山脊的斜率为风速影响更加明显。若山脊的斜率为616，则加速明显，可充分利用这种效应来发电；，则加速明显，可充分利用这种效应来发电；但若斜率超过但若斜率超过27或低于或低于3，则加速不明显，则加速不明显，不利于风力发电。对于长而地表沿坡度平缓不利于风力

11、发电。对于长而地表沿坡度平缓的山脊，其顶部及迎风面的上半部一般都是的山脊，其顶部及迎风面的上半部一般都是最好的风场；而在其背风面，因可能存在湍最好的风场；而在其背风面，因可能存在湍流而不设置风力机。流而不设置风力机。10 在垂直方向，湍流影响范围的最大高度达障碍物能源动力与机械工程学院 另一重要因素是山脊的走向。若盛行风的方向与脊线垂直，则加另一重要因素是山脊的走向。若盛行风的方向与脊线垂直，则加速效应更明显。若山脊脊线与盛行风平行，则对风速无加速效应。速效应更明显。若山脊脊线与盛行风平行，则对风速无加速效应。同样，在山的缺口、走向与风平行的山峡的气流通道收敛的部位，同样，在山的缺口、走向与风

12、平行的山峡的气流通道收敛的部位，风速会提高，这个部位也被俗称为风速会提高，这个部位也被俗称为“风口风口”。当风穿越山区障碍物。当风穿越山区障碍物之间的间隙时，由于喷管效应，速度会增强。间隙的几何参数，如之间的间隙时，由于喷管效应，速度会增强。间隙的几何参数，如宽度、长度、坡度等是决定加速程度的主要因素。若两座高山之间宽度、长度、坡度等是决定加速程度的主要因素。若两座高山之间的间隙面向风向，则是一个极佳的风电厂址。倘若两高山，表面越的间隙面向风向，则是一个极佳的风电厂址。倘若两高山，表面越光滑，粗糙度越小，则对风的加速效果更好。光滑，粗糙度越小，则对风的加速效果更好。11 另一重要因素是山脊的走

13、向。若盛行风的方向与脊线垂直，能源动力与机械工程学院（4）季节性变化特点明显，日夜变化也有规律季节性变化特点明显，日夜变化也有规律海陆风海陆风 海风海风:白昼时，海洋吸收了大部分的太阳辐射，导致大陆表面空气白昼时，海洋吸收了大部分的太阳辐射，导致大陆表面空气的升温速度较快，大陆表面的气流膨胀上升至高空，然后流向海的升温速度较快，大陆表面的气流膨胀上升至高空，然后流向海洋，到海洋上空因受冷却而下沉。大陆表面因气流上升而形成了洋，到海洋上空因受冷却而下沉。大陆表面因气流上升而形成了低压区，近地层海洋因上空气流下降而产生高压区，在压力梯度低压区，近地层海洋因上空气流下降而产生高压区，在压力梯度下，为

14、补偿陆地附近的低气压，使得海平面上的空气向陆地流动。下，为补偿陆地附近的低气压，使得海平面上的空气向陆地流动。陆风陆风:夜间，风形成的过程恰好相反，海洋吸收阳光而蕴藏了大量夜间，风形成的过程恰好相反，海洋吸收阳光而蕴藏了大量的热量，使海洋上的气流降温较慢，地面空气温度下降较快，从的热量，使海洋上的气流降温较慢，地面空气温度下降较快，从而使地表的空气从陆地流向海面。而使地表的空气从陆地流向海面。12（4）季节性变化特点明显，日夜变化也有规律海陆风12能源动力与机械工程学院 海陆风是由海陆热力差异引起的，其影响范围仅局限海陆风是由海陆热力差异引起的，其影响范围仅局限于沿海，风向变换以一天为周期。于

15、沿海，风向变换以一天为周期。中纬度地区中纬度地区:海风可以从海岸线深入陆地海风可以从海岸线深入陆地50km。低纬度地区低纬度地区:海风风速可达海风风速可达48m/s，陆风一般只有，陆风一般只有13m/s。13 海陆风是由海陆热力差异引起的，其影响范能源动力与机械工程学院季风季风 季风是由海陆分布、大气环流、大陆地形等因素造成的。随着季节的季风是由海陆分布、大气环流、大陆地形等因素造成的。随着季节的不同，陆地和海洋的太阳辐射产生了海洋与陆地之间的温度差异。不同，陆地和海洋的太阳辐射产生了海洋与陆地之间的温度差异。夏季，大陆增热比海洋剧烈，海上形成高压，大陆形成低压，空气从夏季，大陆增热比海洋剧烈

16、，海上形成高压，大陆形成低压，空气从海上流向大陆海上流向大陆，而高空形成了与底层气流方向相反的气流，构成了，而高空形成了与底层气流方向相反的气流，构成了夏季季夏季季风环流风环流。冬季，大陆比海洋温度低，大陆的气压比海洋的高。底层气流由冬季，大陆比海洋温度低，大陆的气压比海洋的高。底层气流由大陆大陆吹向海洋吹向海洋，高层气流由海洋流向大陆，形成了，高层气流由海洋流向大陆，形成了冬季季风环流冬季季风环流。世界上季风区分布甚广，其中最著名的是东南亚季风区。在夏季，从世界上季风区分布甚广，其中最著名的是东南亚季风区。在夏季，从印度洋和西南太平洋来的暖、湿空气向北和西北方向移动进入亚洲大陆，印度洋和西南

17、太平洋来的暖、湿空气向北和西北方向移动进入亚洲大陆，进入印度、中南半岛和中国。这种气流形成夏季季风。在冬季，亚洲大陆进入印度、中南半岛和中国。这种气流形成夏季季风。在冬季，亚洲大陆为一强盛高压中心所控制，气流自高压中心向外流动，其方向与夏季季风为一强盛高压中心所控制，气流自高压中心向外流动，其方向与夏季季风正相反。这是向南和东南吹向赤道海洋的冬季季风。正相反。这是向南和东南吹向赤道海洋的冬季季风。东亚季风对我国、朝鲜、日本等地区的天气和气候影响很大。这些地东亚季风对我国、朝鲜、日本等地区的天气和气候影响很大。这些地区的气候特征，在冬季表现为低温、干旱和少雨；夏季是高温、湿润和多区的气候特征，在

18、冬季表现为低温、干旱和少雨；夏季是高温、湿润和多雨。雨。14季风14能源动力与机械工程学院山谷风山谷风 在山区，白天风从山谷吹向山坡，这种风叫在山区，白天风从山谷吹向山坡，这种风叫“谷风谷风”；到夜间，风从山坡吹向山谷，这种风称；到夜间，风从山坡吹向山谷，这种风称“山风山风”。山风。山风和谷风统称为山谷风，其形成原理与海陆风相似。和谷风统称为山谷风，其形成原理与海陆风相似。15山谷风15能源动力与机械工程学院 白天山坡受热较快，温度高于山谷中同高度的空气温度，坡白天山坡受热较快，温度高于山谷中同高度的空气温度，坡地表面的空气受热后沿倾斜方向上升，谷底则被冷空气填补，地表面的空气受热后沿倾斜方向

19、上升，谷底则被冷空气填补，从而形成谷风。夜间，山坡因辐射冷却，降温速度比山谷中同从而形成谷风。夜间，山坡因辐射冷却，降温速度比山谷中同高度的空气快，因此气流从山坡吹向谷底，从而形成了山风。高度的空气快，因此气流从山坡吹向谷底，从而形成了山风。通常这种现象会生成很强的气流，进而形成强风。通常这种现象会生成很强的气流，进而形成强风。谷风的平均速度为谷风的平均速度为2 24m/s4m/s，有时可达，有时可达7 710m/s10m/s。谷风通过。谷风通过山隘时风速加大。山风比谷风小一些，但在峡谷中风力加强，山隘时风速加大。山风比谷风小一些，但在峡谷中风力加强，有时会损坏谷底的农作物。谷风所达厚度一般为

20、谷底以上有时会损坏谷底的农作物。谷风所达厚度一般为谷底以上5005001000m1000m，这一厚度还随气层不稳定程度的增加而增大。，这一厚度还随气层不稳定程度的增加而增大。1616能源动力与机械工程学院焚风焚风 定义定义：当气流跨越山脊时，背风面产生一种热而干燥的风。：当气流跨越山脊时，背风面产生一种热而干燥的风。条件条件：山岭两面气压不同的条件下发生。：山岭两面气压不同的条件下发生。分析分析：在山岭的一侧是高气压，另一侧是低气压时，空气会从：在山岭的一侧是高气压，另一侧是低气压时，空气会从高气压区向低气压区流动。但因受山阻碍，空气被迫上升，气高气压区向低气压区流动。但因受山阻碍，空气被迫上

21、升，气压降低，空气膨胀，温度也随之降低。空气每上升压降低，空气膨胀，温度也随之降低。空气每上升100m100m，气温，气温则下降则下降0.60.6。当空气上升到一定高度时，水汽遇冷凝结，形成。当空气上升到一定高度时，水汽遇冷凝结，形成雨水。空气到达山脊附近后，则变得稀薄干燥，然后翻过山脊，雨水。空气到达山脊附近后，则变得稀薄干燥，然后翻过山脊，顺坡而下，空气在下降的过程中变得紧密且温度增高。空气每顺坡而下，空气在下降的过程中变得紧密且温度增高。空气每下降下降100m100m，气温则会上升，气温则会上升11。因此，空气沿着高大的山岭沉降。因此，空气沿着高大的山岭沉降到山麓的时候，气温常会有大幅度

22、地提升。迎风和背风两面的到山麓的时候，气温常会有大幅度地提升。迎风和背风两面的空气即使高度相同，背风面空气的温度也总是比迎风面的高。空气即使高度相同，背风面空气的温度也总是比迎风面的高。每当背风山坡刮炎热干燥的焚风时，迎风山坡却常常下雨或落每当背风山坡刮炎热干燥的焚风时，迎风山坡却常常下雨或落雪。雪。危害危害：会造成果木和农作物的干枯，形成森林大火。当然也可：会造成果木和农作物的干枯，形成森林大火。当然也可以加速冬季积雪融化，利于早点使草木生长。以加速冬季积雪融化，利于早点使草木生长。17焚风 17能源动力与机械工程学院1818能源动力与机械工程学院定义定义：空气运动产生的动能称为：空气运动产

23、生的动能称为“风能风能”。单位时间内垂直流过截面单位时间内垂直流过截面A的空气拥有的做功能力，称的空气拥有的做功能力，称为为风能功率风能功率(W)2-2 风的能量与测量风的能量与测量一、风能一、风能 风能功率与风速的立方成正比，与流动空气密度和风能功率与风速的立方成正比，与流动空气密度和垂直流过的投影面积成正比。垂直流过的投影面积成正比。19定义：空气运动产生的动能称为“风能”。2-2 风的能量能源动力与机械工程学院风能密度风能密度是估计风能潜力大小的一个重要指标。是估计风能潜力大小的一个重要指标。定义：单位时间内通过单位截面积的风能。定义：单位时间内通过单位截面积的风能。值的大小随气压、气温

24、和湿度等大气条件的变化而变值的大小随气压、气温和湿度等大气条件的变化而变化。在海拔高度化。在海拔高度500m500m以下，以下，取取1.225kg/m1.225kg/m3 3，若海拔超过，若海拔超过500m500m，必须考虑空气密度的变化。，必须考虑空气密度的变化。二、风能密度二、风能密度 一般风速是用平均值表示的，平均风能密度可采用一般风速是用平均值表示的，平均风能密度可采用直接计算和概率计算两种方法求得，各气象台站都有详细直接计算和概率计算两种方法求得，各气象台站都有详细的数据记录资料。的数据记录资料。20风能密度是估计风能潜力大小的一个重要指标。二、风能密度 能源动力与机械工程学院 平均

25、风能密度平均风能密度：一定时间周期（如一年或一月）内风：一定时间周期（如一年或一月）内风能密度的平均值。能密度的平均值。可直接利用观测资料计算平均风能密度。根据平均可直接利用观测资料计算平均风能密度。根据平均风能密度计算公式，先计算每个小时的风能密度，然后风能密度计算公式，先计算每个小时的风能密度，然后再求和，并按全年小时数平均，就可得到年平均风能密再求和，并按全年小时数平均，就可得到年平均风能密度。度。21 平均风能密度：一定时间周期（如一年或一月）内风能密能源动力与机械工程学院实际上，风能不可能全部转换成机械能，风力机不能实际上，风能不可能全部转换成机械能，风力机不能获得全部理论上的能量。

26、获得全部理论上的能量。当风速由当风速由0逐渐增加达到某一风速逐渐增加达到某一风速VmVm（切入风速）时，（切入风速）时，风力机才开始提供功率。该风速下，风轮轴上的功率风力机才开始提供功率。该风速下，风轮轴上的功率等于整机空载时自身消耗的功率，风力机还不能对用等于整机空载时自身消耗的功率，风力机还不能对用户输出功。户输出功。风速继续增加，达到某一确定值风速继续增加，达到某一确定值V VN N(额定风速额定风速)，在该，在该风速下风力机提供额定功率或正常功率。超过该值时，风速下风力机提供额定功率或正常功率。超过该值时，利用调节系统，输出功率将保持常数。利用调节系统，输出功率将保持常数。如果风速继续

27、再增加到某一值如果风速继续再增加到某一值V VM M(切断风速切断风速)时，出于时，出于安全考虑，风力机应停止运转，风力机不输出功率安全考虑，风力机应停止运转，风力机不输出功率。三、有效风能密度三、有效风能密度22实际上，风能不可能全部转换成机械能，风力机不能获得全部理论上能源动力与机械工程学院世界各国根据各自的风能资源情况和风力机的运行经验，世界各国根据各自的风能资源情况和风力机的运行经验，制定了不同的有效风速范围及不同的风力机切入风速、额制定了不同的有效风速范围及不同的风力机切入风速、额定风速和切断风速。中国有效风能密度所对应的风速范围定风速和切断风速。中国有效风能密度所对应的风速范围是是

28、3-25m/s3-25m/s。实际可利用的风能为图中阴影部分的面积，其计算方法与实际可利用的风能为图中阴影部分的面积，其计算方法与平均风能密度的计算方法相同。平均风能密度的计算方法相同。23世界各国根据各自的风能资源情况和风力机的运行经验，制定了不同能源动力与机械工程学院风速就是空气在单位时间内移动的距离，国际上的单位是风速就是空气在单位时间内移动的距离，国际上的单位是米米/秒秒(m/s)或千米或千米/小时小时(km/h)。我国现行的风速观测有定。我国现行的风速观测有定时时4次次2min平均风速和平均风速和1日日24次自动记录次自动记录10min平均风速两平均风速两种。种。人们习惯用风级来表示

29、风的强弱人们习惯用风级来表示风的强弱。我国是用风级表示风大小的最早国家之一，远在唐代，科我国是用风级表示风大小的最早国家之一，远在唐代，科学家李淳风就在他的著作中提出过学家李淳风就在他的著作中提出过9级风的划分标准，且非级风的划分标准，且非常直观形象，如常直观形象，如“动叶、鸣条、摇枝等动叶、鸣条、摇枝等”。1805年，英国人总结提出了更精确的风级划分标准，从年，英国人总结提出了更精确的风级划分标准，从0级级到到12级，共分级，共分13个等级。随后，又补充了每级风的相应风个等级。随后，又补充了每级风的相应风速数据，使人们从直接景观现象发展到依靠精确的风速数速数据，使人们从直接景观现象发展到依靠

30、精确的风速数据，这一标准后来逐渐被国际公认，称为据，这一标准后来逐渐被国际公认，称为“蒲氏风级蒲氏风级”。四、风速与风级四、风速与风级24风速就是空气在单位时间内移动的距离，国际上的单位是米/秒(m能源动力与机械工程学院 零级无风炊烟上，一级软风烟稍斜，二级轻风树叶响，三级微风树枝晃，四级和风灰尘起，五级清风水起波，六级强风大树摇，七级疾风步难行，八级大风树枝折，九级烈风烟囱毁，十级狂风树根拔，十一级暴风很罕见，十二级飓风浪涛天。25 零级无风炊烟上，一级软风烟稍斜，25能源动力与机械工程学院2626能源动力与机械工程学院风是具有大小和方向的矢量，通常把风吹来的地平方向定为风风是具有大小和方向

31、的矢量，通常把风吹来的地平方向定为风的方向，即风向。的方向，即风向。空气由东向西流动叫东风，由南向北流动叫南风，以此类推。空气由东向西流动叫东风，由南向北流动叫南风，以此类推。气象台预报风时，当风向在某个方向左右摆动不能确定时，则气象台预报风时，当风向在某个方向左右摆动不能确定时，则加以加以“偏偏”字，如在北风方位左右摆动，则叫偏北风。字，如在北风方位左右摆动，则叫偏北风。静风记静风记“C”C”。五、风向与风频五、风向与风频 风向测量单位，陆地一般用风向测量单位，陆地一般用16个方位个方位表示，海上则多用表示，海上则多用36个方位表示。个方位表示。风向是风电场选址的一个重要因素。风向是风电场选

32、址的一个重要因素。若欲从某一特定方向获得所需的风能，若欲从某一特定方向获得所需的风能，则必须避免此气流方向上有任意的障则必须避免此气流方向上有任意的障碍物。碍物。27风是具有大小和方向的矢量，通常把风吹来的地平方向定为风的方向能源动力与机械工程学院早期的风速仪中的风向标是用来确定风向的。现在大早期的风速仪中的风向标是用来确定风向的。现在大多数的风速仪可同时记录风向和风速。多数的风速仪可同时记录风向和风速。风向仪装置，由尾翼、指向杆、平衡锤及旋转主轴风向仪装置，由尾翼、指向杆、平衡锤及旋转主轴4 4部部分组成的首尾不对称平衡装置。风向风速仪可以测定分组成的首尾不对称平衡装置。风向风速仪可以测定风

33、向，一般安装在离地面风向，一般安装在离地面10m10m高度的测风塔上，如果附高度的测风塔上，如果附近有障碍物，则至少要高出障碍物近有障碍物，则至少要高出障碍物6m6m高度。高度。28早期的风速仪中的风向标是用来确定风向的。现在大多数的风速仪可能源动力与机械工程学院风频？风频？风频风频是指风向的频率，即在一定时间内是指风向的频率，即在一定时间内 某风向出现的次数占各风向出现总次数某风向出现的次数占各风向出现总次数 的百分比。的百分比。某风向频率某风向频率=某风向出现的次数风向的总观测次数某风向出现的次数风向的总观测次数100风频玫瑰图风频玫瑰图：计算出各风向的频率数值后，用极坐标的方计算出各风向

34、的频率数值后，用极坐标的方式将这些数值标在风向方位图上，把各点联线后形成一幅式将这些数值标在风向方位图上，把各点联线后形成一幅代表这一段时间内风向变化的风况图。代表这一段时间内风向变化的风况图。在实际的风能利用中，总是希望某一风向的频率尽可能大在实际的风能利用中，总是希望某一风向的频率尽可能大些，尤其是不希望在较短的时间内出现风向频繁变化的情些，尤其是不希望在较短的时间内出现风向频繁变化的情况。况。29风频？风频是指风向的频率，即在一定时间内29能源动力与机械工程学院 风速玫瑰图风速玫瑰图:用同样的方法表示各方向的平均风速。用同样的方法表示各方向的平均风速。风能玫瑰图风能玫瑰图:如果表示时间的

35、百分比和风速的如果表示时间的百分比和风速的3 3次方，次方，这有助于确定从不同方向获取的能量。这有助于确定从不同方向获取的能量。30 风速玫瑰图:用同样的方法表示各方向的平均风速。30能源动力与机械工程学院风速频率风速频率 定义：一定时间内某风速时数占各风速出现总时数的定义：一定时间内某风速时数占各风速出现总时数的百分比，又称风速的重复性。百分比，又称风速的重复性。按相差按相差1m/s的时间间隔观测的时间间隔观测1年年(1月或月或1天天)内各种风速内各种风速吹风时数与该时间间隔内吹风总时数的百分比，称为吹风时数与该时间间隔内吹风总时数的百分比，称为风速频率分布。风速频率分布。是风频吗？是风频吗

36、？从风能利用的观点看，哪条曲线所代表的风况比较好？why？31风速频率 定义：一定时间内某风速时数占各风速出现总时数的百分能源动力与机械工程学院利用风速频率分布可以计算某一地区单位面积上全年的风利用风速频率分布可以计算某一地区单位面积上全年的风能。如测出风力机安装地点的风速频率，又已知该风力机能。如测出风力机安装地点的风速频率，又已知该风力机的功率曲线，就可以算出该风力机每年的发电量。的功率曲线，就可以算出该风力机每年的发电量。在风能利用中，特别是对于风力发电，要在风能利用中，特别是对于风力发电，要选择风频和风速选择风频和风速变化比较稳定的地点变化比较稳定的地点。在现代风能利用中，必须首先了解

37、当地的风能特性，进行在现代风能利用中，必须首先了解当地的风能特性，进行较长时间的观测，并用电子计算机作出风能特性的分析。较长时间的观测，并用电子计算机作出风能特性的分析。32利用风速频率分布可以计算某一地区单位面积上全年的风能。如测出能源动力与机械工程学院主要目的：正确估计某地点可利用风能的大小，为装备风主要目的：正确估计某地点可利用风能的大小，为装备风力机提供风能数据。力机提供风能数据。内容：内容：风向风向测量和测量和风速风速测量两项。测量两项。测量仪器：测量仪器：根据工作原理分为：旋转式风速仪（杯状风速仪和螺根据工作原理分为：旋转式风速仪（杯状风速仪和螺旋桨式风速仪）；压力类风速仪（压管风

38、速仪、压板风速旋桨式风速仪）；压力类风速仪（压管风速仪、压板风速仪和球状风速仪）；热电风速仪（热线风速仪和热板风速仪和球状风速仪）；热电风速仪（热线风速仪和热板风速仪）仪）;相移风速仪（超声波风速仪和激光多普勒风速仪）。相移风速仪（超声波风速仪和激光多普勒风速仪）。六、风的测量六、风的测量33主要目的：正确估计某地点可利用风能的大小，为装备风力机提供风能源动力与机械工程学院风级计数仪风级计数仪是由风级计数仪是由风杯式风风杯式风速仪速仪与与电子处理装置电子处理装置两部两部分组成。分组成。风速计置于测风杆塔顶端，风速计置于测风杆塔顶端，其高度应与欲安装的风力其高度应与欲安装的风力发电装置轮毅的高度

39、相等，发电装置轮毅的高度相等，而测风杆塔则应竖在欲安而测风杆塔则应竖在欲安装风力发电装置的地点。装风力发电装置的地点。电子处理装置则放置在测电子处理装置则放置在测风杆塔上人可以看到的地风杆塔上人可以看到的地方。方。34风级计数仪风级计数仪是由风杯式风速仪与电子处理装置两部分组成能源动力与机械工程学院 作为计算风能资源基本依据的每小时风速值有作为计算风能资源基本依据的每小时风速值有3种种不同的测算方法：不同的测算方法：将每小时内测量的风速值取平均将每小时内测量的风速值取平均值：值：将每小时最后将每小时最后10min内测量的风速值取平均值；内测量的风速值取平均值；在每小时内选几个瞬时测量风速值再取

40、其平均值。在每小时内选几个瞬时测量风速值再取其平均值。世界气象组织推荐世界气象组织推荐10min平均风速，中国目前也采用平均风速，中国目前也采用10min平均风速即第平均风速即第种方法。测量点上配有自动记种方法。测量点上配有自动记录仪器，对风向和风速作连续记录，从中整理出各正录仪器，对风向和风速作连续记录，从中整理出各正点前点前10min的平均风速和最多风向，并选取日最大风速的平均风速和最多风向，并选取日最大风速(10min平均平均)和极大风速和极大风速(瞬时瞬时)以及对应的风向和出现以及对应的风向和出现时间。时间。35 作为计算风能资源基本依据的每小时风速能源动力与机械工程学院 测量风能的最

41、常用的风速仪是杯状风速仪。由测量风能的最常用的风速仪是杯状风速仪。由3个风杯与个风杯与短轴连接，等距离地安装在垂直的旋转轴上。风杯的外形或短轴连接，等距离地安装在垂直的旋转轴上。风杯的外形或者是半球形的，或者是圆锥状的，由轻质材料制成。杯状风者是半球形的，或者是圆锥状的，由轻质材料制成。杯状风速仪是一个阻力装置。当置于流场，风能会使得杯状物有阻速仪是一个阻力装置。当置于流场，风能会使得杯状物有阻力，该阻力用式表示，即力，该阻力用式表示，即 杯形风速计杯形风速计 凹面的阻力系数比凸面的高，故测风仪凹面的阻力系数比凸面的高，故测风仪中朝风的凹侧风杯受到更大的阻力，阻力差中朝风的凹侧风杯受到更大的阻

42、力，阻力差驱动风杯物绕中心轴旋转。转轴下部驱动一驱动风杯物绕中心轴旋转。转轴下部驱动一个被包围在定子中的多极永磁体。指示器测个被包围在定子中的多极永磁体。指示器测出随风速变化的电压，显示出对应的风速值。出随风速变化的电压，显示出对应的风速值。当风速达当风速达12m/s时，风杯式风速表就可以时，风杯式风速表就可以起动。旋转的强度与进入风的风速成正比。起动。旋转的强度与进入风的风速成正比。36 测量风能的最常用的风速仪是杯状风速仪能源动力与机械工程学院 风速仪能适应多种恶劣的环境，但仍有一定的风速仪能适应多种恶劣的环境，但仍有一定的局限性局限性。风。风速仪能随风很快加速起来，但风使其停止转动的速度

43、很慢。风速仪能随风很快加速起来，但风使其停止转动的速度很慢。风杯达到匀速转动的时间要比风速的变化来得慢（滞后性）。这杯达到匀速转动的时间要比风速的变化来得慢（滞后性）。这种现象在风速由小变大时较为严重，如当风速较大，很快地变种现象在风速由小变大时较为严重，如当风速较大，很快地变为为0 0时，因为惯性作用，风杯将继续转动，不可能很快停下来。时，因为惯性作用，风杯将继续转动，不可能很快停下来。这种迟缓的反应，使得杯状风速仪测量的风速并不可靠。风速这种迟缓的反应，使得杯状风速仪测量的风速并不可靠。风速在在0 020m/s20m/s时，利用风杯测定风速比较准确。同时这种滞后性时，利用风杯测定风速比较准

44、确。同时这种滞后性消除了许多风速脉动现象，因而，消除了许多风速脉动现象，因而，用风杯作感应器的风速表，用风杯作感应器的风速表，测定平均风速比较好，而测瞬时风速则准确度较差测定平均风速比较好，而测瞬时风速则准确度较差。试验证明，试验证明，3 3杯比杯比4 4杯好、圆锥形比半球形好，是因为阻力杯好、圆锥形比半球形好，是因为阻力和密度成正比，空气密度稍有改变，都会影响测量速度的准确和密度成正比，空气密度稍有改变，都会影响测量速度的准确性。尽管有这些限制，杯状风速仪还是广泛地用于气象中风速性。尽管有这些限制，杯状风速仪还是广泛地用于气象中风速的测量和风能的应用中。的测量和风能的应用中。37 风速仪能适

45、应多种恶劣的环境，但仍有一定的局限性能源动力与机械工程学院电子处理装置包含电子处理装置包含10个计数器。由风速计测量到的风速信号个计数器。由风速计测量到的风速信号经电子装置处理，被输入到经电子装置处理，被输入到10个计数器，由此即可读出不同个计数器，由此即可读出不同风速区的持续时间及频率分布。由这种风级计数仪得到的数风速区的持续时间及频率分布。由这种风级计数仪得到的数据应定期阅读，并做好记录，可以一周为统计单位。据应定期阅读，并做好记录，可以一周为统计单位。这种风级计数仪的优点是应用起来简单方便，只要在电子处这种风级计数仪的优点是应用起来简单方便，只要在电子处理装置中装满电池理装置中装满电池(

46、4*1.5伏伏)即可工作。即可工作。38电子处理装置包含10个计数器。由风速计测量到的风速信号经电子能源动力与机械工程学院螺旋桨式风速仪 主要靠升力工作。桨叶式风速表是由若干片桨叶按一定主要靠升力工作。桨叶式风速表是由若干片桨叶按一定角度等间隔地装置在一垂直面内，能逆风绕水平轴转动，角度等间隔地装置在一垂直面内，能逆风绕水平轴转动，其转速正比于风速。桨叶有其转速正比于风速。桨叶有平板叶片的风车式和螺旋桨式平板叶片的风车式和螺旋桨式两种。最常见的是由两种。最常见的是由3叶或叶或4叶式螺旋桨，装在形似飞机机叶式螺旋桨，装在形似飞机机身的流线型风向标前部，风向标使叶片旋转平面始终对准身的流线型风向标

47、前部，风向标使叶片旋转平面始终对准风的来向。桨叶旋转方向始终正对风向，在流向平行于轴风的来向。桨叶旋转方向始终正对风向，在流向平行于轴的气流中，桨叶受到升力，从而使的气流中，桨叶受到升力，从而使螺旋桨以与风速成正比螺旋桨以与风速成正比的速度旋转的速度旋转。为测量风的垂直和水平分力，为测量风的垂直和水平分力，3个桨叶固定在一个共同个桨叶固定在一个共同的桅杆上。螺旋桨式风速仪可以保持转速与所测风速间相的桅杆上。螺旋桨式风速仪可以保持转速与所测风速间相当好的线性关系。与多叶片风速表相比，它的起动风速较当好的线性关系。与多叶片风速表相比，它的起动风速较高，因而灵敏度要差些。高，因而灵敏度要差些。39螺

48、旋桨式风速仪 39能源动力与机械工程学院4040能源动力与机械工程学院压力板风速仪 第一种利用压力来测量风速的是压力板风速仪，早在第一种利用压力来测量风速的是压力板风速仪，早在1450年由年由Leon Battista Alberti发明，并由发明，并由Robert Hooke(1664)和和Rojer Pickering(1744)进一步完善。压力板风速仪进一步完善。压力板风速仪是由一个装在水平臂上，可围绕水平臂转动的摆动盘组成。是由一个装在水平臂上，可围绕水平臂转动的摆动盘组成。摆动盘通过舵臂安装在可自由旋转的垂直轴上。风向标使摆动盘通过舵臂安装在可自由旋转的垂直轴上。风向标使得摆动盘始终

49、垂直于气流。垂直于平板的气流可看作一个得摆动盘始终垂直于气流。垂直于平板的气流可看作一个整体，可计算出平板所受的压力整体，可计算出平板所受的压力p为为 这个压力使得摆动盘向内旋转。其向内摆动的幅度取决这个压力使得摆动盘向内旋转。其向内摆动的幅度取决于风的强度，故摆动板可用来直接校准风速。而且，压力板于风的强度，故摆动板可用来直接校准风速。而且，压力板风速仪适合用来测量大风。风速仪适合用来测量大风。41压力板风速仪 这个压力使得摆动盘向内旋转。其向内能源动力与机械工程学院4242能源动力与机械工程学院 为了运行可靠，尽可能地减小风速表的测量误差，风为了运行可靠，尽可能地减小风速表的测量误差，风速

50、仪的定期标定是有必要的。校准是在理想条件下制定一速仪的定期标定是有必要的。校准是在理想条件下制定一个基准风速作为标准。风速仪测量数据质量取决于其自身个基准风速作为标准。风速仪测量数据质量取决于其自身特性，如精度、分辨率、灵敏度、误差、响应速度、可重特性，如精度、分辨率、灵敏度、误差、响应速度、可重复性和可靠性。例如，一个典型的杯状风速仪有复性和可靠性。例如，一个典型的杯状风速仪有0.3m/s0.3m/s的精度，风速的最微小的变化能被风速仪检测出，灵敏度的精度，风速的最微小的变化能被风速仪检测出，灵敏度即是输出与输入信号的比值；误差来源于指示速度与实际即是输出与输入信号的比值；误差来源于指示速度

51、与实际速度之间的偏差；响应速度表明了风速仪检测到风速变化速度之间的偏差；响应速度表明了风速仪检测到风速变化的快慢程度；重复性表明在相同的条件下多次测量时所读的快慢程度；重复性表明在相同的条件下多次测量时所读取数据的接近程度；可靠性表明在给定风速的范围内风速取数据的接近程度；可靠性表明在给定风速的范围内风速仪成功工作的可能性。风速仪的这些属性应当定期检查。仪成功工作的可能性。风速仪的这些属性应当定期检查。风速表的标定风速表的标定 43 为了运行可靠，尽可能地减小风速表的测能源动力与机械工程学院 在风速表适用之前需对其进行标定。风速表的标定是在风速表适用之前需对其进行标定。风速表的标定是在校准风洞

52、中进行的，校准风洞有吸入式、射流式、吸入在校准风洞中进行的，校准风洞有吸入式、射流式、吸入射流复合式及正压式等多种类型，其中最常用的是射流式射流复合式及正压式等多种类型，其中最常用的是射流式校准风洞。射流式校准风洞有稳流段和收缩段构成，稳流校准风洞。射流式校准风洞有稳流段和收缩段构成，稳流段内装有整流网和整流栅格。供应给风洞的压缩空气先通段内装有整流网和整流栅格。供应给风洞的压缩空气先通过稳流段，再通过收缩段形成自由射流。过稳流段，再通过收缩段形成自由射流。射流式校准风洞测量系统1稳流段；2总压管；3收敛性；4静压测孔；5被标定的皮托管；6，7微压计 44 在风速表适用之前需对其进行标定。风速

53、表的标能源动力与机械工程学院 以皮托管风速的标定为例，被标定的皮托管感压以皮托管风速的标定为例，被标定的皮托管感压探头迎风置于风洞出口处，其总压孔轴线对准校准风探头迎风置于风洞出口处，其总压孔轴线对准校准风洞的轴线。标定时，皮托管动压读数为微压计示出的洞的轴线。标定时，皮托管动压读数为微压计示出的h h1 1。相应的标准动压由安装在稳流段。相应的标准动压由安装在稳流段A A处的总压管和处的总压管和开在射流段开在射流段B B处的静压孔组合测取，即为图中的处的静压孔组合测取，即为图中的 。在所选择的标定流速范围内，记录各稳定气流流在所选择的标定流速范围内，记录各稳定气流流速下校准风洞的标准动压值速

54、下校准风洞的标准动压值h h和被标定皮托管的动压和被标定皮托管的动压值值h h1 1。整理测定数据，结果被拟合成标定方程，或。整理测定数据，结果被拟合成标定方程，或绘制成标定曲线，以备皮托管测量风速时查用。当绘制成标定曲线，以备皮托管测量风速时查用。当h h与与h h1 1之间呈线性关系时，可以直接求出被标定皮托之间呈线性关系时，可以直接求出被标定皮托管的校准系数管的校准系数，即，即45 以皮托管风速的标定为例，被标定的皮托管感压探头迎能源动力与机械工程学院取之不尽，来自于太阳能取之不尽，来自于太阳能一年中整个地球可从太阳获一年中整个地球可从太阳获得得5.41024J的热量的热量2被转变成风能

55、被转变成风能 全球大气中总的风能量约为全球大气中总的风能量约为1014MW 可被开发利用的风能约有可被开发利用的风能约有35109MW 比世界上可利用的水能大比世界上可利用的水能大10倍倍2-3 风力资源及风能利用风力资源及风能利用一、风力资源一、风力资源46取之不尽，来自于太阳能一年中整个地球可从太阳获得5.410能源动力与机械工程学院全球风力资源若能充分利用，将前景全球风力资源若能充分利用，将前景十分可观十分可观根据世界能源理事会的有关资料，地球表面根据世界能源理事会的有关资料，地球表面(107106km2)有有27的地区年平均风速高于的地区年平均风速高于5m/s(距地面距地面10m高高)

56、。如将这些地方用作风力发电场，则每如将这些地方用作风力发电场，则每km2的风力发电能力的风力发电能力最大值可达最大值可达8MW，总装机容量可达，总装机容量可达24l013W。据分析，实际陆地面积中风力大于据分析，实际陆地面积中风力大于5m/s的地区，仅的地区，仅4有有可能安装风力发电机组。据研究初步估计，按目前的技术可能安装风力发电机组。据研究初步估计，按目前的技术水平，可认为每水平，可认为每km2的风能发电量为的风能发电量为0.33MW，平均每年，平均每年发电量为发电量为2106kwh的可用资源较为合理。的可用资源较为合理。47全球风力资源若能充分利用，将前景十分可观根据世界能源理事会的能源

57、动力与机械工程学院中国风力资源中国风能资源十分丰富，全国风能储量中国风能资源十分丰富，全国风能储量4.8104.8109 9MwMw，可开发利用的风能资源总量达，可开发利用的风能资源总量达2.532.53亿亿kwkw。在中国，风能资源主要分布在新疆、内蒙古等北部在中国，风能资源主要分布在新疆、内蒙古等北部地区和东部至南部沿海地带及岛屿。地区和东部至南部沿海地带及岛屿。中国一般用中国一般用有效风能密度有效风能密度和和年累计有效风速小时数年累计有效风速小时数两个指标来表示风能资源的潜力和特征。两个指标来表示风能资源的潜力和特征。48中国风力资源中国风能资源十分丰富，全国风能储量4.8109能源动力

58、与机械工程学院4949能源动力与机械工程学院5050能源动力与机械工程学院5151能源动力与机械工程学院5252能源动力与机械工程学院5353能源动力与机械工程学院我国风力资源 1风能最佳区风能最佳区 8%(1)(1)东南沿海、山东半岛、辽东半岛以及海上岛屿东南沿海、山东半岛、辽东半岛以及海上岛屿 这一地区面海，海面上风速比陆地大，有效风能这一地区面海，海面上风速比陆地大，有效风能密度在密度在200w200w以上。以上。3m/s3m/s风速的时间，全年合风速的时间，全年合6000-8000h6000-8000h，6m/s6m/s风速的时间，有风速的时间，有3500h3500h以上。以上。这一带

59、的风能最佳区在离海岸这一带的风能最佳区在离海岸20km20km范围内。范围内。季节分配：东南沿海、台湾及南海诸岛秋季风能季节分配：东南沿海、台湾及南海诸岛秋季风能最大，冬季次之；山东、辽东半岛则是春季风能最大，最大，冬季次之；山东、辽东半岛则是春季风能最大，冬季次之。冬季次之。54我国风力资源 1风能最佳区 8%54能源动力与机械工程学院 (2)(2)内蒙古、甘肃北部内蒙古、甘肃北部 风能密度也在风能密度也在200w200w左右。左右。3m/s3m/s风速的时间每年有风速的时间每年有6000h6000h以上；以上；6m/s6m/s风速的时间每年为风速的时间每年为2200-2500h2200-2

60、500h。地形较平坦，所以风能密度的范围较大，这是利用风地形较平坦，所以风能密度的范围较大，这是利用风能的一个有利条件。风速的季节分配是东部北边和西部春能的一个有利条件。风速的季节分配是东部北边和西部春季最大，夏季次之；东部南边则春季最大，冬季次之。季最大，夏季次之；东部南边则春季最大，冬季次之。(3)(3)黑龙江南部、吉林东部黑龙江南部、吉林东部 风能密度在风能密度在200w200w以上。以上。3m/s3m/s风速的时间每年有风速的时间每年有5000-6600h5000-6600h；6m/s6m/s风速的时间每年有风速的时间每年有2000h2000h左右。左右。该地区春季风能最大，秋季次之。

61、该地区春季风能最大，秋季次之。55(2)内蒙古、甘肃北部55能源动力与机械工程学院2风能较佳区风能较佳区 18%(1)(1)西藏高原中北部西藏高原中北部 风能密度在风能密度在150w以上。空气密度小，所以风能密度低，以上。空气密度小，所以风能密度低，成为我国次大风能区。成为我国次大风能区。3m/s风速的时间每年在风速的时间每年在5000h以上；每年以上；每年50以上集中在以上集中在春季春季,夏季次之。夏季次之。6m/s风速的时间每年在风速的时间每年在2000h以上。以上。(2)(2)三北北部三北北部 包括东北图门江、燕山北麓、河西走廊到新疆阿拉山口包括东北图门江、燕山北麓、河西走廊到新疆阿拉山

62、口一带，风能密度在一带，风能密度在150-200w150-200w。3m/s3m/s风速的时间每年有风速的时间每年有4000-5000h;4000-5000h;6m/s6m/s的时间每年有的时间每年有1500-2000h1500-2000h。这一地区除新疆北部夏。这一地区除新疆北部夏季风能大之外，其余地区以春季最大。季风能大之外，其余地区以春季最大。(3)(3)东南沿海东南沿海(离海岸线离海岸线20-50km)20-50km)时间每年的小时数，基本和三北北部地区一致，但秋季时间每年的小时数，基本和三北北部地区一致，但秋季风能最大，冬季次之。风能最大，冬季次之。562风能较佳区 18%(1)西藏

63、高原中北部56能源动力与机械工程学院3 3风能可利用区风能可利用区 50%50%这一地区风能密度为这一地区风能密度为50150w。3m/s风速的时间每年有风速的时间每年有4000-5000h;6m/s风速的时间每年有风速的时间每年有500-1500h。该地区在我国分布面积最广。该地区在我国分布面积最广。(1)两广沿海，包括福建两广沿海，包括福建50-1000km的沿海地带。冬季风能的沿海地带。冬季风能大，秋季次之。大，秋季次之。(2)大小兴安岭山区。风能密度由北面的大小兴安岭山区。风能密度由北面的50w向南增至向南增至150w。每年风速大于或等于。每年风速大于或等于6ms的小时数由北面的的小时

64、数由北面的750h向南向南增至增至1500h。(3)东从辽河平原向西，过华北大平原经西北到最西端，左东从辽河平原向西，过华北大平原经西北到最西端，左侧绕西藏高原边缘部分，右侧从华北向南面淮河、长江到侧绕西藏高原边缘部分，右侧从华北向南面淮河、长江到南岭。（季节风能利用区）南岭。（季节风能利用区）573风能可利用区 50%这一地区风能密能源动力与机械工程学院4 4风能贫乏区风能贫乏区 24%24%风能密度在风能密度在50w50w以下。以下。3m/s3m/s风速的时间每年在风速的时间每年在2000h2000h以下；以下；6m/s风速的时间每年在风速的时间每年在300h300h以下；以下；包括：云贵

65、川、甘南、陕西、湘西、鄂西、福建、两包括：云贵川、甘南、陕西、湘西、鄂西、福建、两广的山区等；塔里木盆地、雅鲁藏布江各地。广的山区等；塔里木盆地、雅鲁藏布江各地。中国有相当大的地区有着丰富的风能资源，具有大的中国有相当大的地区有着丰富的风能资源，具有大的开发利用价值。开发利用价值。584风能贫乏区 24%风能密度在50w以下。58能源动力与机械工程学院 特点特点：可再生，清洁，过程性能源：可再生，清洁，过程性能源 利用历史源远流长利用历史源远流长 按照不同的需要，风能可以被转化成其他不同形式按照不同的需要，风能可以被转化成其他不同形式的能量，如机械能、电能、热能等，以实现提水灌的能量，如机械能

66、、电能、热能等，以实现提水灌溉、发电、供热、风帆助航等功能。溉、发电、供热、风帆助航等功能。21 21世纪风能利用的主要领域是风力发电。世纪风能利用的主要领域是风力发电。二、风能利用二、风能利用59 特点：可再生，清洁，过程性能源二、风能利用59能源动力与机械工程学院6060能源动力与机械工程学院 优点优点：利用风能可以节约化石燃料，同时可以：利用风能可以节约化石燃料，同时可以减少环境污染。减少环境污染。缺点缺点：风能具有随机性，利用风能必须考虑风能具有随机性，利用风能必须考虑储能或与其他能源相互配合，才能获得稳定的储能或与其他能源相互配合，才能获得稳定的能源供应，这就增加了技术上的复杂性。能源供应，这就增加了技术上的复杂性。风能的能量密度低，空气的密度仅为风能的能量密度低，空气的密度仅为水的水的l l800800，因此风能利用装置的体积大、耗，因此风能利用装置的体积大、耗用的材料多、投资也高，这也是风能利用必须用的材料多、投资也高，这也是风能利用必须克服的制约因素。克服的制约因素。61 优点：利用风能可以节约化石燃料，同时可以减少环境污染。6能源动力与机械工程学院企业小知识金风科技向