李有雯，席 靜，王 靜，梁 斌

(蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用化學(xué)工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730000)

當(dāng)今世界，倍受關(guān)注的熱點問題之一就是能源問題。因為能源問題與人類的活動緊密相連，與人類生活和生產(chǎn)都休戚相關(guān)。因此，能源的儲備、開發(fā)、利用是國家的頭等大事。

眾所周知，能夠產(chǎn)生能量的資源叫能源[1]。多年以來,人類過度地開發(fā)利用煤、石油、天然氣等常規(guī)化石能源，隨著人類消費能源的能力不斷提高，常規(guī)能源的消耗速度也十分驚人.而作為不可再生的常規(guī)化石能源，消耗殆盡的時間一天天臨近。

在不斷增長的能源需要和持續(xù)增大的能源消耗的矛盾中，越來越多的國家意識到了開發(fā)利用新能源在可持續(xù)發(fā)展的道路中的重要性。新能源的開發(fā)利用技術(shù)發(fā)展，不僅展現(xiàn)一個時代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的進(jìn)步程度，也可以體現(xiàn)帶帶人類社會文明的進(jìn)步程度，這是一種新的環(huán)保理念的延續(xù)。

目前全球范圍內(nèi)已經(jīng)開發(fā)利用的新能源主要包括太陽能、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等。其中，風(fēng)能資源是現(xiàn)階段以來發(fā)展最快，利用技術(shù)最為成熟，同時實現(xiàn)商業(yè)化最為經(jīng)濟的一種較為理想的開發(fā)能源[2]。

因此開發(fā)利用風(fēng)能源已經(jīng)迫在眉睫，要讓人類受益于風(fēng)能源的開發(fā)，讓風(fēng)能源技術(shù)造福人類。

1 風(fēng)能的概述

1.1 什么是風(fēng)能

吹風(fēng)是地球上的一種最常見的自然現(xiàn)象。而地球上的風(fēng)是怎么形成的呢？風(fēng)形成的原因是太陽輻射產(chǎn)生的熱能引起來的。太陽光可以照射在地球表面，而由于地球表面不同的地方接受光熱的能力不同，因此會在各個區(qū)域產(chǎn)生溫度差，進(jìn)一步由于熱密度差引起大氣對流，當(dāng)大氣對流運動時就會產(chǎn)生風(fēng)[3]。

1.2 風(fēng)能的特點

風(fēng)能作為可再生能源的重要類別，具有蘊藏量巨大、可再生、分布廣、無污染等特點，風(fēng)力發(fā)電已成為世界可再生能源發(fā)展的重要方向。

1.3 我國區(qū)域內(nèi)風(fēng)能資源的分布

我國位于亞洲大陸東南，比鄰太平洋西岸，屬于季風(fēng)強盛的區(qū)域。我國具有廣袤的草原和一望無際的海岸線，風(fēng)能資源儲備非常豐富[4]。同時風(fēng)能的發(fā)展對于解決能源與環(huán)境保護(hù),能源與發(fā)展之間的矛盾具有良好的開發(fā)前景, 發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，中國陸上離地10m高度風(fēng)能資源總儲量約43.5億kW，這個數(shù)字穩(wěn)居世界首位。海上10m高度可開發(fā)和利用的風(fēng)能儲量約為7.5億kW。我國風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要分布在東北、華北、西北(并稱為三北地區(qū))、東南沿海及附近島嶼。其中新疆達(dá)坂城、內(nèi)蒙古和廣東南澳等風(fēng)力場的裝機容量都已經(jīng)分別超過5萬kW，占全國50%以上[5]。

2 風(fēng)能的利用

2.1 古代人對風(fēng)能的利用

我國古代的勞動人民曾經(jīng)利用風(fēng)力輸送機械水進(jìn)行灌溉,利用風(fēng)力機械進(jìn)行磨面、舂米；還用風(fēng)帆推動船只前進(jìn)。我國是世界上最早利用風(fēng)能的國家之一。

在公元前2世紀(jì)，古波斯人就已經(jīng)開始利用垂直軸風(fēng)車進(jìn)行碾米等農(nóng)業(yè)活動；公元前10世紀(jì)，伊斯蘭人也開始利用風(fēng)車提水；在公元前13世紀(jì),風(fēng)車技術(shù)傳入歐洲，14世紀(jì)就已經(jīng)成為了歐洲不可缺少的動力機。最聞名于世的風(fēng)車國-荷蘭，最先用于湖邊和濕地的提水，以后又用于榨油和鋸木[6]。

2.2 當(dāng)今對風(fēng)能的利用

目前人類對風(fēng)能的利用主要表現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電，這個技術(shù)已經(jīng)受到了世界各國的高度重視，而且發(fā)展速度非常快。風(fēng)力發(fā)電比起來傳統(tǒng)的火力發(fā)電，它最大的優(yōu)勢就是不存在燃料問題，且對環(huán)境比較友好；再跟核電比較起來，它不會產(chǎn)生輻射污染。而且從經(jīng)濟的角度考慮，風(fēng)力發(fā)電所使用的儀器設(shè)備比太陽能利用的設(shè)備要便宜[7]。風(fēng)力發(fā)電還有一個優(yōu)勢就是不需要傳統(tǒng)火力發(fā)電所需要的循環(huán)冷卻水系統(tǒng),這也可以節(jié)省大量的成本投入.

3 風(fēng)能利用的設(shè)備-風(fēng)力機

風(fēng)力機是一種利用風(fēng)能的裝置。

風(fēng)力機有水平軸風(fēng)力機和垂直軸風(fēng)力機兩類。水平軸風(fēng)力發(fā)電機技術(shù)發(fā)展得比較快，應(yīng)用技術(shù)也趨于成熟。但是現(xiàn)有的小型的水平軸風(fēng)力機有一些缺陷，就是轉(zhuǎn)速高，噪音大，而且在運行的過程中容易發(fā)生故障，對人產(chǎn)生危險，所以在有人居住或經(jīng)過的地方是不適宜安裝的[7]。

和水平軸的風(fēng)力發(fā)電機比較起來，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的開發(fā)技術(shù)相對較慢一些。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的葉片和發(fā)電機對研發(fā)技術(shù)要求較高，但是現(xiàn)在市場上的小型的垂直軸風(fēng)力機因為降低了轉(zhuǎn)速，所以有效地提高了風(fēng)機的穩(wěn)定性，同時具有啟動風(fēng)速較低，噪音小(基本聽不到噪音)這些顯著的優(yōu)點，所以相對更適合在接近人類活動范圍內(nèi)安裝，大大提高了風(fēng)力發(fā)電機的使用范圍[8]。

4 風(fēng)力發(fā)電的未來前景

風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)勢具體體現(xiàn)在以下六個方面。

最受大家關(guān)注的就是風(fēng)力發(fā)電的電價，在近些年一直處于下降的趨勢。截至目前獲得的數(shù)據(jù)顯示,中國風(fēng)電成本約在0.5元以上，隨著我國風(fēng)力發(fā)電的逐步實現(xiàn)了國產(chǎn)化和規(guī)?；L(fēng)力發(fā)電的成本還有望一降再降[9]。

其二,風(fēng)能資源的豐富性也是風(fēng)力發(fā)電的一大優(yōu)勢。

其三，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)電技術(shù)已經(jīng)日臻成熟。

其四，風(fēng)力發(fā)電工程的建設(shè)工期短，見效快[10]。

其五，風(fēng)力發(fā)電可以減緩火力發(fā)電的壓力，而且產(chǎn)生過程對環(huán)境友好，可以有效的遏制溫室效應(yīng)。據(jù)數(shù)據(jù)顯示,風(fēng)力發(fā)電每生產(chǎn)100萬千瓦時的電量，可以減少600噸二氧化碳的排放[11]。

其六,風(fēng)電的應(yīng)用范圍更加廣泛，可以實現(xiàn)邊遠(yuǎn)農(nóng)村的獨立供電[12]。

5 風(fēng)能開發(fā)利用中存在的主要問題

中國的風(fēng)力資源豐富，應(yīng)當(dāng)被合理地利用起來。盡管風(fēng)能在我國的發(fā)展前景良好，但以目前利用的情形來看，風(fēng)能在中國的開發(fā)利用率低,并不是十分理想[13]。其實我國對風(fēng)能利用的起步并不比其他國家晚太多，但卻沒能很好地發(fā)展.據(jù)有關(guān)專家指出，我國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展緩慢的主要原因是:首先是因為風(fēng)力發(fā)電在我國沒有得到足夠的重視，而且缺乏長期的發(fā)展計劃,導(dǎo)致了產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，成本高。還有一個原因就是大多風(fēng)電場應(yīng)用進(jìn)口風(fēng)機，風(fēng)電設(shè)備昂貴，直接導(dǎo)致發(fā)電成本高，嚴(yán)重地制約了風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。

6 展望

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的競爭愈演愈烈，而隨之帶來的能源問題也日漸突出，風(fēng)能資源作為新能源的典型代表，因為其開發(fā)利用比起太陽能而言，投入成本就少，比起核能來講，又不存在泄露的風(fēng)險，而且可以實現(xiàn)獨立的供電系統(tǒng)。因此就目前發(fā)展的形式而言，風(fēng)力資源的利用是新能源中技術(shù)最成熟的開發(fā)技術(shù)，風(fēng)力發(fā)電是最具規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式。