风力发电机的工作原理|风电大有可为

风能虽然是一种古老的能源，但在现代科学技术条件下得到了大规模的开发利用，因此也被称为新能源。中国风电资源开发利用情况如何？日前，记者采访了中国气象科学院研究员朱瑞钊。

朱瑞照长期从事风能研究，在该领域有较深的造诣。他告诉记者风力发电机的工作原理，中国是世界上最早利用风能的国家之一。《吴渊》中曾记载风驾帆船：“隋人用胡来节水，伏羲开始乘水，轩辕为舟……夏雨用舵盖帆。” 它有3000多年的历史。明代《天宫开悟》载：“阳君以帆数扇，风转车，风止。” 明末《物理简报》一书中有：“六帆，车水灌溉田，淮阳海鱼都做”等。在中国沿海地区，1950年代仍有大量的风力提水灌溉和制盐，仅江苏就有约20万台风力提水机组。在国外，早在公元前200年，波斯就使用水车碾米。在 14 世纪，荷兰人广泛使用风车从沼泽中抽水并灌溉莱茵河三角洲。一般来说，在蒸汽机出现之前，风力机械是动力机械的主要支柱。随着煤炭、石油、天然气的大规模开采和电力的发展，各种风力机由于功率低，已经到了消亡的地步。例如，在中国 1950 年代后期，由于廉价的灌溉电力，数十万台风车几乎消失。荷兰有9000多座风车，

70年代以来，特别是80年代以来，由于电力和环保的需要，风能再次受到世界各国的重视。风能进入了现代高新技术开发利用的新时代。

中国在1970年代开始发展小型风力发电机（1000瓦以下），以解决农牧民的用电问题。现在约有20万台小型风力发电机供农牧民照明和看电视。但是，要让风电在中国的电力结构中占有一席之地，就必须建立风电场。

风电场是将数十台、数百台或更多单台容量为 300 千瓦至 600 千瓦的大型风力发电机组安装在一处，同时运行，实现风能大规模转化为风能的场所。电能。截至1997年，中国已在风能资源丰富的地区建立了14个风电场，装机容量约150兆瓦。

当记者问及中国风能资源有多丰富时，朱瑞钊畅所欲言。中国是季风气候国家，风能资源丰富。从理论上讲，中国风能可开发32亿千瓦，估计占总量的1/10。考虑到风电机组的实际清扫面积，我国实际可开发容量为2.53亿千瓦。

中国风能资源分布不均。富人区主要集中在两条带上。一带是三北的北部，从黑龙江北部经内蒙古、甘肃北端沿新疆天山北麓至阿拉山口。该地区年平均风速为3-6 m/s，风能密度为150-300 W/m2，可利用风速小时数为4000-6000小时（一年8760小时）。另一个是沿海地带，从大连、辽宁、渤海沿岸经山东半岛、江苏、上海、浙江、福建、广东、台湾、海南到广西等沿海省份及其岛屿。该地区年平均风速与三北北部相近，

在中国其他地区，除了特殊的地形条件，如山顶、山脊、峡谷、湖畔，湖北的九宫山、云南的大理、江西的星子等也有比较丰富的资源，但一般没有建立风电场的条件，因为风力发电场的建设要求年平均风速在6m/s以上。

气象部门在风能开发利用中能发挥什么作用？朱瑞照说，我们有两大任务。

一是风能资源评估。有句形容风能的修辞：“有风就转转，转转，电就是钱”。从这个说辞中，我们可以看出“风”是最重要的。这里所说的风是指风速为3-25m/s的可用风。风小时风轮不能启动，风大时风扇停止。因此，3-25m/s的风速称为有效风速，出现的小时数称为可用小时数。

风能资源评估主要计算一个地方的有效风功率密度。这是基于自行记录的风速记录，利用韦伯分布直接计算风速分布二手吊车，代入风能公式即可得到风能功率密度。仍然可以根据韦伯分布计算风能的可用小时数。

气象站风速观测高度为10米，风机轮毂高度为40米或50米，因此风机轮毂高度处的风速也是按照韦伯分布计算的。

二是风电场选址。风能是风速的第三次幂。风速相差1倍，风能相差8倍。因此，在选择好的风电场时，风速的大小非常重要。高风速可以达到预期的发电量和良好的经济效益。在建设风电场之前，对风电场所在风能资源的准确评估是风能利用成败的关键。

因为风能受天气、气候、地形、陆地和海洋等因素的影响很大。一般来说，风能在空间上是分散的，时间分布不稳定和不连续，时大时小，时而无。然而，风能在空间和时间上的分布具有非常明显的区域和时间特征。因此，应选择等级较高的风电场（国际规定的年平均风速6、7、8m/s 为平均、较好、最好）。除了利用现有气象站数据外，还根据当地地形、陆地和海洋分布，利用流体力学原理，研究大气流动规律，结合当地野外观测，确定是否可以在现场建立风电场。

中国风力发电的发展前景如何？朱瑞照自信地说，风电大有可为。

风力发电是一种清洁能源，不需要燃料，因此可以减少大气中的有害气体。到2000年中国风电发展到100万千瓦，可减少二氧化硫（SO2）24000吨，二氧化氮（NO2）18000吨，NO2）18000吨）的排放、二氧化碳（CO2）375万吨等） 可见，风电将大大减少环境污染，在利用自然资源、改善能源结构、保护生态环境方面发挥着重要作用。

我国高度重视风力发电，在“六五”、“七五”、“八五”、“九五”规划中科学安排了风能项目和技术研究。1995年制定了《新能源和可再生能源发展纲要（1996-2010年）》，提出了“九五”至2010年的发展目标、任务和相应的对策措施。《纲要》提出：“积极发展风电、太阳能、海洋能、地热能等新能源发电。” 国家计委制定了《乘风计划》和《中国光明工程》。《电力法》

中国计划到2000年装机容量超过100万千瓦。 华北、东北电力局，浙江、上海、江西、山东、福建、广东、海南、新疆、甘肃等省电力局（市、区）分别编制本地区发展规划，根据不同情况和工作开展发展规划。条件等因素决定了年度发展计划。同时，对区域内风能资源和风电场场地状况进行了深入细致的观察和调查。例如，在内蒙古的一个风电场，安装了10个40米高的测风塔和2个10米高的测风塔，2台国产风表和13台进口风表用于大规模测风。例如，广东、浙江、福建、辽宁、内蒙古等省（区）建设了数十个测风点，重点观测风速，部分测风塔架高50米、40米。

目前，我国已在河北张北、朱日河、锡林浩特、回腾锡勒、内蒙古上都、辽宁东港、横山、浙江鹤顶山、泗交、山东荣成、海南东方、广东南澳、福建平潭还有新疆的大同。板城已建成14个风电场。到2000年，在山东长岛、吉林通榆、上海崇明、江苏启东、浙江阔仓山、江西鄱阳湖、广东惠来、甘肃玉门、辽宁仙人岛、东山增建10座风电场在福建。他认为，气象工作者任重而道远，必须千方百计完成这一重要任务。

采访最后，朱瑞钊还郑重表示风力发电机的工作原理，我国还有7656万人没有电。他们离电网很远。他们主要依靠风能和太阳能来解决供电问题。每个家庭都安装了小型风力涡轮机吊车公司，每台风力涡轮机都有几百瓦。这也是“光明工程”的目标。我们要加倍努力，全力做好“光明工程”的实施。

风电是一个新兴产业，需要提高对风电的认识。从现阶段来看，风电是重要的补充能源。从长远发展来看，它具有巨大的发展潜力。（摘自1998年2月23日《中国气象报》作者：姜凤英）