风能是由地球大气中自然流动的空气产生的能量 。作为一种不会因使用而枯竭的可再生资源,其对环境和气候危机的影响明显小于燃烧化石燃料,正处在不断发展中 。
据bp 公司资料,2020年全球可再生能源发电7017TWh,其中风电贡献了1418TWh,占总可再生能源电力的20.2%,仅次于水电,排在第二位 。发展风力发电已经成为包括中国、印度、德国和美国在内的许多国家减少气候变化和可持续发展计划的关键组成部分 。

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一、风能的定义
人类利用风能的方式多种多样,从简单的(现在仍用于偏远地区为牲畜抽水)到日益复杂的风电场(如下图所示),在加州580号高速公路上,成千上万的涡轮机占据了山丘 。

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任何风能系统的基本组件都是相当相似的 。有一些大小和形状一样的叶片连接到驱动轴上,然后是一个使用或收集风能的泵或发电机 。如果风能被直接用作机械力,比如碾磨谷物或抽水,它就被称为风车; 如果它将风能转化为电能,它就被称为风力涡轮机 。涡轮机系统需要额外的组件,如用于电力存储的电池,或者它可以连接到电力分配系统,如输电线 。
没有人真正知道人类第一次利用风能是在什么时候,但公元前5000年左右,风确实被用来在埃及尼罗河上划船 。到公元前200年,中国的人们已经开始使用风能来驱动简单的水泵,而中东地区的人们则使用手织叶片的风车来磨谷物 。随着时间的推移, 风力泵和工厂被用于各种食品生产, 然后这个概念蔓延到欧洲, 荷兰人在那里建造了大型风泵来抽干浇地,这个想法从那里传到了美洲 。

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二、风能基本知识
风是太阳加热大气、地球表面变化和地球自转时自然产生的 。然后,由于水体、森林、草甸和其他植被以及海拔变化的影响,风可以增加或减少 。风的模式和速度随地形上和季节变化都有很大的不同,但其中一些模式是可以预测的,可以进行规划 。
【风能的利用类型有哪些?风能是如何工作的?】1、场地选择
安装风力涡轮机的最佳地点是圆形山丘的顶部,在开阔的平原上(或用于海上风力的开阔水域),以及风自然通过的山口(产生常规的高风速) 。一般来说,海拔越高越好,因为海拔越高通常会有更多的风 。
风能预测是风电机组选址的重要工具 。如美国国家海洋和大气管理局(NOAA)或国家可再生能源实验室(NREL)提供了各种各样的风速图和数据,提供了这些细节 。
然后,应进行具体的实地调查,以评估当地的风条件,并确定最佳的方向,以最大的效率安放风力涡轮机 。在至少一年的时间里,开展关于陆地轨道风速、湍流和方向,以及空气温度和湿度的项目 。一旦确定了这些信息,就可以建造出可预测结果的涡轮机 。
风力并不是安装涡轮机的唯一因素 。风电场的开发商必须考虑到风电场离输电线路距离(以及能利用电力的城市); 可能对当地机场及飞机交通造成干扰; 下伏岩石和断层; 鸟类和蝙蝠的飞行模式; 对当地社区的影响(噪音和其他可能的影响);等等 。
大多数大型风力发电项目的设计寿命至少为20年,所以必须考虑这些因素的长期影响 。
2、风能的类型
1)公用事业级风能
公用事业级风能是大型的风能项目,被设计为公用事业公司的能源来源 。它们的规模类似于燃煤或天然气发电厂,有时会取代或补充燃煤或天然气发电厂 。涡轮机的功率超过100千瓦,通常是组合安装,以提供重要的电力 。
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