物理學(xué)與社會(huì)-風(fēng)能省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

取之不盡能源——風(fēng)能09級(jí)科學(xué)教育一班姓名：閆春梅學(xué)號(hào)：40907373第1頁一、認(rèn)識(shí)風(fēng)能風(fēng)是地球上一個(gè)自然現(xiàn)象.風(fēng)能(windenergy)地球表面大量空氣流動(dòng)所產(chǎn)生動(dòng)能。因?yàn)榈孛娓魈幨芴栞椪蘸髿鉁馗淖儾灰粯雍涂諝庵兴魵夂坎灰粯?，因而引發(fā)各地氣壓差異，在水平方向高壓空氣向低壓地域流動(dòng)，即形成風(fēng)。風(fēng)能資源決定于風(fēng)能密度和可利用風(fēng)能年累積小時(shí)數(shù)。風(fēng)能密度是單位迎風(fēng)面積可取得風(fēng)功率，與風(fēng)速三次方和空氣密度成正比關(guān)系。據(jù)估算，全世界風(fēng)能總量約1300億千瓦，中國風(fēng)能總量約16億千瓦。第2頁

人類對(duì)風(fēng)能認(rèn)識(shí)能夠說是源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，從遠(yuǎn)古時(shí)期鼓帆行船，到風(fēng)車出現(xiàn)，再到風(fēng)力發(fā)電，都是人類對(duì)風(fēng)能這種取之不盡、用之不竭“空中隱形能源”合理使用。風(fēng)力發(fā)電是現(xiàn)在風(fēng)能利用主要方向，丹麥?zhǔn)鞘澜缟献钤缋蔑L(fēng)能國家，是當(dāng)前僅次于美國和墨西哥第三號(hào)風(fēng)力發(fā)電大國。現(xiàn)在最具商業(yè)價(jià)值是建立風(fēng)力發(fā)電廠，即將幾十臺(tái)或幾百臺(tái)甚至上萬臺(tái)發(fā)電機(jī)組成風(fēng)力發(fā)電機(jī)群。美國、英國、荷蘭、意大利、德國等都建立了含有一定規(guī)模風(fēng)力發(fā)電廠。

我國是一個(gè)季風(fēng)盛行國家，風(fēng)力資源十分豐富。近十幾年來，我國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展也很快速，當(dāng)前約有百萬瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)3萬余臺(tái)在內(nèi)蒙、甘肅、青海等地運(yùn)行，還有一些10KW級(jí)以下小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，主要用于牧區(qū)、海島、哨所、高山氣象站及偏僻農(nóng)村生活用電和少許上產(chǎn)用電。第3頁丹麥——憑借風(fēng)能崛起國家第4頁美國風(fēng)能利用第5頁墨西哥風(fēng)能利用第6頁二、風(fēng)能利用優(yōu)勢(shì)和困難

風(fēng)能利用與其它資源相比，現(xiàn)有顯著優(yōu)點(diǎn)，又有其不足。風(fēng)能優(yōu)勢(shì)可歸納為以下五點(diǎn)。1.能夠用風(fēng)能巨大。普通5級(jí)風(fēng)吹到物體表面上力，每平方米面積上約有100N力，9級(jí)大風(fēng)可達(dá)500N左右，而臺(tái)風(fēng)竟可高達(dá)N以上。洶涌澎湃海浪，就是被風(fēng)激起，他更是蘊(yùn)含著巨大能量。2.開發(fā)利用風(fēng)能設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，成本低，便于普及和管理。風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)建設(shè)工程期短，單臺(tái)機(jī)組安裝僅需幾周，從土建、安裝、到投產(chǎn)，只需六個(gè)月至一年時(shí)間，是煤電、核電和水電無可比擬。投資規(guī)模靈活、有多少錢裝多少機(jī)。

第7頁3.風(fēng)能發(fā)點(diǎn)非常安全，它是一個(gè)潔凈可再生能源。不像其它電站那樣產(chǎn)生有害物質(zhì)污染。另外，他還能夠變害（風(fēng)災(zāi)）為寶，降低沙塵暴，降低荒漠化速度。4.風(fēng)力發(fā)電經(jīng)濟(jì)性日益增高，發(fā)電成本已靠近煤電，低于油電和核電，若計(jì)及煤電環(huán)境境保護(hù)與交通運(yùn)輸而間接投資，則風(fēng)電經(jīng)濟(jì)性將優(yōu)于煤電。第8頁不過風(fēng)能使用與開發(fā)也碰到許多困難。1.風(fēng)能能量密度低，是風(fēng)能利用一個(gè)主要缺點(diǎn)。因?yàn)轱L(fēng)能起源于空氣流動(dòng)，而空氣密度是很小，所以風(fēng)力平均能量密度也很小（只有水力1比816），風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)裝機(jī)都不太大，給其利用帶來一定困難。2.因?yàn)闅饬魉蚕⑷f變，風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)力大小多變，所以風(fēng)脈動(dòng)、日改變、季改變以至年際改變都十分顯著，波動(dòng)很大，極不穩(wěn)定。3.因?yàn)榈匦斡绊懀鞯赜蝻L(fēng)力資源差異非常顯著。第9頁三、我國風(fēng)能資源我國版圖遼闊，海岸線長(zhǎng)，風(fēng)能資源比較豐富。我國風(fēng)能資源較大區(qū)域以下。東南沿海及其島嶼，為我國最大風(fēng)能資源區(qū)。內(nèi)蒙古和甘肅北部，為我國次大風(fēng)能源區(qū)。這一地域，終年在西風(fēng)帶控制下，而且又是冷空氣入侵首當(dāng)其沖地方，這一地域風(fēng)能密度，雖較東南沿海為小，但其分布范圍廣，是我國連成一片最大風(fēng)能資源區(qū)。黑龍江和吉林東部以及遼東半島沿海，風(fēng)能也較大。第10頁四、風(fēng)力發(fā)電原理：把風(fēng)動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力動(dòng)能，這就是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)當(dāng)前風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三米微風(fēng)速度（微風(fēng)程度），便能夠開始發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電不需要使用燃料，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染。第11頁風(fēng)力發(fā)電所需要裝置，稱作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，大致上可分風(fēng)輪(包含尾舵)、發(fā)電機(jī)和鐵塔三部分。風(fēng)輪是把風(fēng)動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能主要部件，它由兩只(或更多只)螺旋槳形葉輪組成。當(dāng)風(fēng)吹向漿葉時(shí)，槳葉上產(chǎn)生氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。槳葉材料要求強(qiáng)度高、重量輕，當(dāng)前多用玻璃鋼或其它復(fù)合材料(如碳纖維)來制造。第12頁因?yàn)轱L(fēng)輪轉(zhuǎn)速比較低，而且風(fēng)力大小和方向經(jīng)常改變著，這又使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；所以，在帶動(dòng)發(fā)電機(jī)之前，還必須附加一個(gè)把轉(zhuǎn)速提升到發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速齒輪變速箱，再加一個(gè)調(diào)速機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，然后再聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上。為保持風(fēng)輪一直對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向以取得最大功率，還需在風(fēng)輪后面裝一個(gè)類似風(fēng)向標(biāo)尾舵。鐵塔是支承風(fēng)輪、尾舵和發(fā)電機(jī)構(gòu)架。它普通修建得比較高，為是取得較大和較均勻風(fēng)力，又要有足夠強(qiáng)度。鐵塔高度視地面障礙物對(duì)風(fēng)速影響情況，以及風(fēng)輪直徑大小而定，普通在6-20米范圍內(nèi)。發(fā)電機(jī)作用，是把由風(fēng)輪得到恒定轉(zhuǎn)速，經(jīng)過升速傳遞給發(fā)電機(jī)構(gòu)均勻運(yùn)轉(zhuǎn)，因而把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?3頁第14頁五、我國風(fēng)力發(fā)電前面已經(jīng)提到，我國有豐富風(fēng)能資源，這為發(fā)展我國風(fēng)電事業(yè)創(chuàng)造了十分有利條件。但就我國當(dāng)前電力事業(yè)而言，火力發(fā)電仍是我國主力電源。以燃煤為主火電廠，正在大量排放co2和so2等污染氣體，這對(duì)我國環(huán)境保護(hù)極為不利。而發(fā)展風(fēng)電，首先有利于我國電源結(jié)構(gòu)調(diào)整；另首先又有利于降低污染氣體排放而緩解全球變暖威脅。同時(shí)，又有利于降低能源進(jìn)口方面壓力，對(duì)提升我國能源供給多樣性和安全性將作出主動(dòng)貢獻(xiàn)。第15頁據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，年年初在建項(xiàng)目標(biāo)裝機(jī)容量約為60多萬kw，其中正在施工約有10萬kw，可研批復(fù)有22萬kw，項(xiàng)目提議書批復(fù)有32萬kw，包含兩個(gè)特許權(quán)項(xiàng)目。假如這些項(xiàng)目能夠準(zhǔn)期完成，那么到年底累計(jì)裝機(jī)可超出100萬kw。預(yù)計(jì)"十一五"計(jì)劃期間(～年)，全國新增風(fēng)電裝機(jī)容量可達(dá)280萬kw，因而累計(jì)裝機(jī)總?cè)萘考s可達(dá)400萬kw。風(fēng)力發(fā)電是一個(gè)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、空氣動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料科學(xué)等綜合性學(xué)科技術(shù)。我國有豐富風(fēng)能資源，所以風(fēng)力發(fā)電在我國有著遼闊發(fā)展前景，而風(fēng)