風(fēng)能綜合利用與開發(fā)

1、 風(fēng)能的開發(fā)與利用 摘要：在不斷持續(xù)的能源緊張中，不少人想到了新能源利用。利用潔凈的能源（可再生能源）是人類社會文明進(jìn)步的表現(xiàn)、是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、是環(huán)保理念的體現(xiàn)。潔凈能源指太陽能、風(fēng)能、潮汐能、生物能等，這都是可再生取之不盡的能源，特別是風(fēng)能技術(shù)最為成熟，經(jīng)濟(jì)可行性較高，是一種較理想的發(fā)展能源。本文通過對風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行闡述與模型的建立，最后提出了風(fēng)力在實(shí)際生活中的一些利用以及風(fēng)力發(fā)電的潛力。關(guān)鍵詞：風(fēng)能；能源開發(fā)；能源利用；潔凈能源風(fēng)是地球上的一種自然現(xiàn)象，它是由太陽輻射熱引起的。風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)換形式，是一種重要的自然能源。太陽照射到地球表面，地球表面各處受熱不同，產(chǎn)生溫差，從而引起大氣

2、的對流運(yùn)動形成風(fēng)。據(jù)估計(jì)到達(dá)地球的太陽能中雖然只有大約2%轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風(fēng)能約為2.74109MW，其中可利用的風(fēng)能為2107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。我國風(fēng)能資源總量約42億千瓦，技術(shù)可開發(fā)量約3億千瓦。目前東南沿海是最大風(fēng)能資源區(qū)，風(fēng)能密度為200W/M2300W/M2，大于6m/s的風(fēng)速時(shí)間全年3000h以上就可取得較大經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)能與其他能源相比，有其明顯的優(yōu)點(diǎn)：蘊(yùn)量巨大、可以再生、分布廣泛、沒有污染。風(fēng)能和陽光一樣，是取之不盡、用之不竭的再生能源；風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，不會產(chǎn)生輻射或二氧化碳公害，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染；而且從經(jīng)濟(jì)的

3、角度講，風(fēng)力儀器比太陽能儀器要便宜九成多。中國風(fēng)能儲量很大、分布面廣，甚至比水能還要豐富。合理利用風(fēng)能，既可減少環(huán)境污染，又可減輕越來越大的能源短缺的壓力。 一風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀21世紀(jì)是可再生能源的世紀(jì)，由于風(fēng)能非常豐富、價(jià)格非常便宜、能源不會枯竭，又可以在很大范圍內(nèi)取得，非常干凈、沒有污染，不會對氣候造成影響，因而風(fēng)力發(fā)電具有極大的推廣價(jià)值。在中國，風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要集中在北部、西北和東北的草原、戈壁灘以及東部、東南部的沿海地帶和島嶼上。這些地區(qū)缺少煤炭及其他常規(guī)能源，并且冬春季節(jié)風(fēng)速高，雨水少；夏季風(fēng)速小，降雨多，風(fēng)能和水能具有非常好的季節(jié)補(bǔ)償。另外，在中國內(nèi)陸地區(qū)，由于特殊的地理?xiàng)l件，

4、有些地區(qū)具有豐富的風(fēng)能資源，適合發(fā)展風(fēng)電，比如江西省都陽湖地區(qū)以及湖北省通山地區(qū)。目前我國的風(fēng)能利用方面與國際水平還在一定差距，但是發(fā)展很快，無論在發(fā)展規(guī)模上還是發(fā)展水平上，都有很大提高。據(jù)資料顯示，2004年全國在建項(xiàng)目的裝機(jī)容量約150萬千瓦，其中正在施工的約42萬千瓦，可研批復(fù)的68萬千瓦，項(xiàng)目建議書批復(fù)的45萬千瓦，包括五個(gè)10萬千瓦特許權(quán)項(xiàng)目。目前，全國能源結(jié)構(gòu)性矛盾突出，一次能源只有煤炭和水電；而且電煤在煤炭資源上是有限的，水電開發(fā)程度又較低。風(fēng)電和水電具有不同步發(fā)生規(guī)律，風(fēng)力發(fā)電高峰處于秋季與冬季，水利發(fā)電高峰期處于春季和夏季，風(fēng)電和水電具有季節(jié)性特性，可實(shí)現(xiàn)季節(jié)性互補(bǔ)；風(fēng)力發(fā)電

5、是環(huán)保型可再生能源，可改善電源結(jié)構(gòu)，替代一部分火電容量，節(jié)約煤炭，減少污染，保護(hù)環(huán)境。據(jù)資料顯示，“十一五”末全國電網(wǎng)電力開始出現(xiàn)缺額，并且缺額會逐年增加，其他類型電力資源的供應(yīng)是在必行，而風(fēng)電資源是最好的選擇。風(fēng)電場的建設(shè)，可以解決局部地區(qū)電網(wǎng)電力不足的矛盾，滿足各地電網(wǎng)日益增長的電力需要；同時(shí)可就近向當(dāng)?shù)毓╇?，減少了長距離輸送的網(wǎng)損，提高供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性。二風(fēng)力發(fā)電模型建立2.1 風(fēng)力發(fā)電的基本原理風(fēng)能具有一定的動能，通過風(fēng)輪機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，拖動發(fā)電機(jī)發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的原理是利用風(fēng)帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速器將旋轉(zhuǎn)的速度提高來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電的。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約3m/s的微風(fēng)

6、速度便可以開始發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的原理說起來非常簡單，最簡單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可由葉片和發(fā)電機(jī)兩部分構(gòu)成如圖1-1所示?？諝饬鲃拥膭幽茏饔迷谌~輪上，將動能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，從而推動片葉旋轉(zhuǎn)，如果將葉輪的轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連就會帶動發(fā)電機(jī)發(fā)出電來。2.2 風(fēng)資源概述（1）風(fēng)的起源風(fēng)的形成乃是空氣流動的結(jié)果。風(fēng)就是水平運(yùn)動的空氣，空氣運(yùn)動主要是由于地球上各緯度所接受的太陽輻射強(qiáng)度不同而形成的。大氣的流動也像水流一樣，是從壓力高處往壓力低處流，太陽能正是形成大氣壓差的原因。由于地球自轉(zhuǎn)軸與圍繞太陽的公轉(zhuǎn)軸之間存在665的夾角，因此對地球上不同地點(diǎn)太陽照射角度是不同的，而且對同一地點(diǎn)一年中這個(gè)角度也是變化的。地球

7、上某處所接受的太陽輻射能與該地點(diǎn)太陽照射角的正弦成正比。（2）風(fēng)的參數(shù)風(fēng)向和風(fēng)速是兩個(gè)描述風(fēng)的重要參數(shù)。風(fēng)向是指風(fēng)吹來的方向，如果風(fēng)是從東方吹來就稱為東風(fēng)。風(fēng)速是表示風(fēng)移動的速度即單位時(shí)間內(nèi)空氣流動所經(jīng)過的距離。風(fēng)速是指某一高度連續(xù)10min所測得各瞬時(shí)風(fēng)速的平均值。一般以草地上空10m高處的10min內(nèi)風(fēng)速的平均值為參考。風(fēng)玫瑰圖是一個(gè)給定地點(diǎn)一段時(shí)間內(nèi)的風(fēng)向分布圖。通過它可以得知當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)風(fēng)向。（3）風(fēng)能的基本情況風(fēng)能的特點(diǎn)風(fēng)能的特點(diǎn)主要有：能量密度低、不穩(wěn)定性、分布不均勻、可再生、須在有風(fēng)地帶、無污染、分布廣泛、可分散利用、另外不須能源運(yùn)輸、可和其它能源相互轉(zhuǎn)換等。風(fēng)能資源的估算風(fēng)能的大

8、小實(shí)際就是氣流流過的動能，因此可以推導(dǎo)出氣流在單位時(shí)間內(nèi)垂直流過單位截面積的風(fēng)能，即風(fēng)功率為式中 為風(fēng)能(w)； 為空氣密度(kg/m)；v為風(fēng)速(m/s)。由于風(fēng)速是一個(gè)隨機(jī)性很大的量，必須通過一段時(shí)間的觀測來了解它的平均狀況，一個(gè)地方風(fēng)能潛力的多少要視該地常年平均風(fēng)能密度的大小。因此需要求出在一段時(shí)間內(nèi)的平均風(fēng)能密度，這個(gè)值可以將風(fēng)能密度公式對時(shí)間積分后平均來求得。在風(fēng)速V的概率分布p(V)知道后，平均風(fēng)能密度還可根據(jù)下式求得 1.2.2風(fēng)輪機(jī)的理論風(fēng)輪機(jī)又稱為風(fēng)車，是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能、電能或熱能的能量轉(zhuǎn)換裝置。風(fēng)輪機(jī)的類型很多通常將其分為水平軸風(fēng)輪機(jī)垂直軸風(fēng)輪機(jī)和特殊風(fēng)輪機(jī)三大類。

9、但應(yīng)用最廣的還是前兩種類型的風(fēng)輪機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與組成1.3.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分類風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，按其容量分可分為：小型（10kw以下）、中型（10100kw）和大型（100kw以上）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。按主軸與地面相對位置又可分為：水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是目前世界各國風(fēng)力發(fā)電機(jī)最為成功的一種形式，主要優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)輪可以架設(shè)到離地面較高的地方，從而減少了由于地面擾動對風(fēng)輪動態(tài)特性的影響。它的主要機(jī)械部件都在機(jī)艙中，如主軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、液壓系統(tǒng)及調(diào)向裝置等。而生產(chǎn)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的國家很少，主要原因是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)效率低，需啟動設(shè)備，同時(shí)還

10、有些技術(shù)問題尚待解決。在本文中以后不做特殊說明時(shí)所指的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組即為大中型的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。1.3.2 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是由葉片、輪轂、主軸、增速齒輪箱、調(diào)向機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)、塔架、控制系統(tǒng)及附屬部件（機(jī)艙機(jī)座回轉(zhuǎn)體制動器等）組成的。(1)機(jī)艙機(jī)艙包含著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)等。(2)風(fēng)輪葉片安裝在輪轂上稱作風(fēng)輪，它包括葉片、輪轂、主軸等。風(fēng)輪是風(fēng)力發(fā)電機(jī)接受風(fēng)能的部件。葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最關(guān)鍵的部件，現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)上每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的測量長度大約為20米葉片數(shù)通常為2枚或3枚，大部分轉(zhuǎn)子葉片用玻璃纖維強(qiáng)化塑料（GRP）制造。葉片可分為變漿距和定漿距兩種

11、葉片，其作用都是為了調(diào)速，當(dāng)風(fēng)力達(dá)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)的額定風(fēng)速時(shí)，在風(fēng)輪上就要采取措施，以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率不會超過允許值。輪轂是連接葉片和主軸的零部件。輪轂一般由鑄鋼或鋼板焊接而成，其中不允許有夾渣、砂眼、裂紋等缺陷，并按槳葉可承受的最大離心力載荷來設(shè)計(jì)。主軸也稱低速軸，將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起，由于承受的扭矩較大，其轉(zhuǎn)速一般小于50r/min，一般由40Cr或其他高強(qiáng)度合金鋼制成。（3）增速器增速器就是齒輪箱，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵部件之一。由于風(fēng)輪機(jī)工作在低轉(zhuǎn)速下，而發(fā)電機(jī)工作在高轉(zhuǎn)速下，為實(shí)現(xiàn)匹配采用增速齒輪箱。使用齒輪箱可以將風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的較低轉(zhuǎn)速、較高轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為用于發(fā)電機(jī)上的

12、較高轉(zhuǎn)速、較低轉(zhuǎn)矩。（4）聯(lián)軸器增速器與發(fā)電機(jī)之間用聯(lián)軸器連接，為了減少占地空間，往往聯(lián)軸器與制動器設(shè)計(jì)在一起。（5）制動器制動器是使風(fēng)力發(fā)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動的裝置，也稱剎車。（6）發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中最關(guān)鍵的部件，是將風(fēng)能最終轉(zhuǎn)變成電能的設(shè)備。發(fā)電機(jī)的性能好壞直接影響整機(jī)效率和可靠性。大型風(fēng)電機(jī)（100-150千瓦）通常產(chǎn)生690伏特的三相交流電。然后電流通過風(fēng)電機(jī)旁的變壓器（或在塔內(nèi)），電壓被提高至1-3萬伏，這取決于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)上常用的發(fā)電機(jī)有以下幾種：直流發(fā)電機(jī)，常用在微、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上。永磁發(fā)電機(jī)，常用在小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上?，F(xiàn)在我國已經(jīng)發(fā)明了交流電壓440/240V的

13、高效永磁交流發(fā)電機(jī)，可以做成多對極低轉(zhuǎn)速的，特別適合風(fēng)力發(fā)電機(jī)。同步或異步交流發(fā)電機(jī)，它的電樞磁場與主磁場不同步旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速比同步轉(zhuǎn)速略低，當(dāng)并網(wǎng)時(shí)轉(zhuǎn)速應(yīng)提高。（7）塔架塔架是支撐風(fēng)力發(fā)電機(jī)的支架。塔架有型鋼架結(jié)構(gòu)的，有圓錐型鋼管和鋼筋混凝土的等三種形式，風(fēng)電機(jī)塔載有機(jī)艙及轉(zhuǎn)子。（8）調(diào)速裝置風(fēng)速是變化的，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速也會隨風(fēng)速的變化而變化。為了使風(fēng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)所需要額定轉(zhuǎn)速下的裝置稱為調(diào)速裝置，調(diào)速裝置只在額定風(fēng)速以上時(shí)調(diào)速。目前世界各國所采用的調(diào)速裝置主要有以下幾種：可變漿距的調(diào)速裝置；定漿距葉尖失速控制的調(diào)速裝置；離心飛球調(diào)速裝置； = 4 * GB3 空氣動力調(diào)速裝置； = 5 * GB3 扭

14、頭、仰頭調(diào)速裝置。（9）調(diào)向（偏航）裝置調(diào)向裝置就是使風(fēng)輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一直使風(fēng)輪對準(zhǔn)風(fēng)向的裝置。借助電動機(jī)轉(zhuǎn)動機(jī)艙以使轉(zhuǎn)子正對著風(fēng)。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過風(fēng)向標(biāo)來感覺風(fēng)向。通常在風(fēng)改變其方向時(shí)，風(fēng)電機(jī)一次只會偏轉(zhuǎn)幾度。（10）風(fēng)力發(fā)電機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的微機(jī)控制屬于離散型控制，是將風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)速計(jì)、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)電壓、頻率、電流、發(fā)電機(jī)溫升、增速器溫升、機(jī)艙振動、塔架振動、電纜過纏繞、電網(wǎng)電壓、電流、頻率等傳感器的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，輸送給單片機(jī)再按設(shè)計(jì)程序給出各種指令實(shí)現(xiàn)自動啟動、自動調(diào)向、自動調(diào)速、自動并網(wǎng)、自動解列、運(yùn)行中機(jī)組故障的自動停機(jī)、自動電纜解繞、過振動停

15、機(jī)、過大風(fēng)停機(jī)等的自動控制。自我故障診斷及微機(jī)終端故障輸出需維修的故障，由維修人員維修后給微機(jī)以指令，微機(jī)再執(zhí)行自動控制程序。風(fēng)電場的機(jī)組群可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)管理、互相通信，出現(xiàn)故障的風(fēng)機(jī)會在微機(jī)總站的微機(jī)終端和顯示器上讀出、調(diào)出程序和修改程序等，使現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)真正實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場無人職守的自動控制。（11）電纜扭纜計(jì)數(shù)器電纜是用來將電流從風(fēng)電機(jī)運(yùn)載到塔下的重要裝置。但是當(dāng)風(fēng)電機(jī)偶然沿一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)太長時(shí)間時(shí)，電纜將越來越扭曲，導(dǎo)致電纜扭斷或出現(xiàn)其他故障。因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)配備有電纜扭曲計(jì)數(shù)器，用于提醒操作員應(yīng)該將電纜解開了。風(fēng)力發(fā)電機(jī)還會配備有拉動開關(guān)在電纜扭曲太厲害時(shí)被激發(fā)，斷開裝置或剎車停機(jī)，然后解纜。

16、三風(fēng)力發(fā)電成本計(jì)算由風(fēng)力發(fā)電機(jī)(風(fēng)力機(jī))年發(fā)電量和風(fēng)力發(fā)電成本計(jì)算公式，確定風(fēng)力機(jī)容量系數(shù)和風(fēng)力機(jī)價(jià)格為風(fēng)電成本主要影響因素，并進(jìn)一步指出，特定場點(diǎn)的風(fēng)電成本取決于風(fēng)力機(jī)參數(shù)和價(jià)格。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電原理，確定風(fēng)力機(jī)容量系數(shù)和風(fēng)力機(jī)價(jià)格為風(fēng)力發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益主要影響因素，并對風(fēng)力機(jī)容量系數(shù)和風(fēng)電成本的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析。風(fēng)力發(fā)電成本計(jì)算111年發(fā)電量風(fēng)力機(jī)年發(fā)電量:W=8760F*Pr式中F風(fēng)力機(jī)容量系數(shù)；Pr風(fēng)力機(jī)額定功率。 四風(fēng)力發(fā)電的利用風(fēng)能利用主要是將大氣運(yùn)動時(shí)所具有的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，其具體用途也是多樣的：1風(fēng)力發(fā)電利用風(fēng)力發(fā)電已越來越成為風(fēng)能利用的主要形式，受到世界各國的高度重視，而且

17、發(fā)展速度最快。風(fēng)力發(fā)電通常有三種運(yùn)行方式。一是獨(dú)立運(yùn)行方式，通常是一臺小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)向一戶或幾戶提供電力，它用蓄電池蓄能，以保證無風(fēng)時(shí)的用電。二是風(fēng)力發(fā)電與其他發(fā)電方式（如柴油機(jī)發(fā)電）相結(jié)合，向一個(gè)單位或一個(gè)村莊或一個(gè)海島供電。三是風(fēng)力發(fā)電并入常規(guī)電網(wǎng)運(yùn)行，向大電網(wǎng)提供電力；常常是一處風(fēng)場安裝幾十臺甚至幾百臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這是風(fēng)力發(fā)電的主要發(fā)展方向。風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)越性可歸納為三點(diǎn)：第一，建造風(fēng)力發(fā)電場的費(fèi)用低廉，比水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠或核電站的建造費(fèi)用低得多；第二，不需火力發(fā)電所需的煤、油等燃料或核電站所需的核材料即可產(chǎn)生電力，除常規(guī)保養(yǎng)外，沒有其他任何消耗；第三，風(fēng)力是一種潔凈的自然能源，沒有

18、煤電、油電與核電所伴生的環(huán)境污染問題。2風(fēng)帆助航風(fēng)能最早的利用方式是“風(fēng)帆行舟”。埃及尼羅河上的風(fēng)帆船、中國的木帆船，都有兩三千年的歷史記載。唐代有“乘風(fēng)破浪會有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄?！痹娋?，可見那時(shí)風(fēng)帆船已廣泛用于江河航運(yùn)。最輝煌的風(fēng)帆時(shí)代是中國的明代，14世紀(jì)初中國航海家鄭和七下西洋，風(fēng)帆船隊(duì)功不可沒 。在機(jī)動船舶發(fā)展的今天，為節(jié)約燃油和提高航速，古老的風(fēng)帆助航也得到了發(fā)展。航運(yùn)大國日本已在萬噸級貨船上采用電腦控制的風(fēng)帆助航，節(jié)油率達(dá)15。3風(fēng)力提水1000多年前，中國人首先發(fā)明了風(fēng)車，用它來提水、磨面，替代繁重的人力勞動。風(fēng)力提水自古至今一直得到較普遍的應(yīng)用。20世紀(jì)下半時(shí)，為解決農(nóng)村、牧場

19、的生活、灌溉和牲畜用水以及為了節(jié)約能源，風(fēng)力提水機(jī)有了很大的發(fā)展?，F(xiàn)代風(fēng)力提水機(jī)根據(jù)用途分為兩類：一類是高揚(yáng)程小流量的風(fēng)力提水機(jī)，它與活塞泵相配，提取深井地下水，主要用于草原、牧區(qū)，為人畜提供飲水；另一類是低揚(yáng)程大流量的風(fēng)力提水機(jī)，它與螺旋泵相配，提取河水、湖水或海水，主要用于農(nóng)田灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖或制鹽。4風(fēng)力致熱隨著生活水平的提高，家庭用熱能的需要越來越大，特別是在高緯度的歐洲、北美取暖、燒水是耗能大戶。為解決家庭及低品位工業(yè)熱能的需要，風(fēng)力致熱有了較大的發(fā)展。“風(fēng)力致熱”是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成熱能。目前有三種轉(zhuǎn)換方法。一是風(fēng)力機(jī)發(fā)電，再將電能通過電阻絲發(fā)熱，變成熱能。雖然電能轉(zhuǎn)換成熱能的效率是100

20、，但風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的效率卻很低，因此從能量利用的角度看，這種方法是不可取的。二是由風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成空氣壓縮能，再轉(zhuǎn)換成熱能，即由風(fēng)力機(jī)帶動一離心壓縮機(jī)，對空氣進(jìn)行絕熱壓縮而放出熱能。三是將風(fēng)力機(jī)直接轉(zhuǎn)換成熱能。顯然第三種方法致熱效率最高。風(fēng)力機(jī)直接轉(zhuǎn)換熱能也有多種方法。最簡單的是攪拌液體致熱，即風(fēng)力機(jī)帶動攪拌器轉(zhuǎn)動，從而使液體（水或油）變熱。“液體擠壓致熱”是用風(fēng)力機(jī)帶動液壓泵，使液體加壓后再從狹小的阻尼小孔中高速噴出而使工作液體加熱。此外還有固體摩擦致熱和渦電流致熱等方法。五風(fēng)力發(fā)電的潛力我國利用風(fēng)能的歷史較為久遠(yuǎn)，風(fēng)能的利用途徑多樣，主要有風(fēng)力助燃、風(fēng)力航海、風(fēng)力灌溉等利用途徑。其中，就

21、風(fēng)力灌溉而言，我國國土面積遼闊，南北之間氣候變化較明顯，利用風(fēng)力灌溉方法不同。東南沿海、遼東半島及海上島均等地區(qū)風(fēng)能資源及地表水源豐富，主要通過借助風(fēng)力設(shè)施抽提地表水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉。與沿海地區(qū)不同，西部風(fēng)能資源豐富地區(qū)主要包括內(nèi)蒙、甘肅以及黃河沖積平原等周邊地區(qū)，而這些地區(qū)地下水資源豐富，主要通過風(fēng)力助力設(shè)施抽提地下水作為食用水及農(nóng)業(yè)灌概用水。近年來，由于傳統(tǒng)燃料價(jià)格上漲，工程師們嘗試發(fā)展其他更好的方法利用風(fēng)力。風(fēng)力雖不很穩(wěn)定，但是比其他動力資源要來得便利，因?yàn)?；風(fēng)向自由、清潔、不會產(chǎn)生不良的副作用，例如，產(chǎn)生有毒的廢物等。而且風(fēng)可以推陳出新、供應(yīng)不斷，這是由于太陽照射局部的地球表面，使大氣壓力因地球表面的溫差而異，已知空氣因壓力差而流動；所以只要有太陽的照射，風(fēng)就會不斷地吹。但事實(shí)