太阳的辐射造成地球表面受热不均,引起大气层中压力分布不均,从而使空气沿水平方向运动,空气流动所形成的动能称为风能。太阳辐射的能量到地球表面约有2%转化为风能,风能是地球上自然能源的一部分,风力资源是一种取之不尽又不会产生任何污染的可再生能源,具有永久性、清洁无污染、可转移、可再生、就地可取等五大特征。而且,风电场建设成本低、占地少、不需要移民、建设周期短,能迅速缓解我国能源急需和电力短缺的局面,是解决边远农村独立供电的重要途径,还能有效遏制温室效应和沙尘暴灾害,抑制荒漠化的发展。全球的风能约2.74X109MW,其中可利用的风能为2X107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。我国的风能资源丰富,据初步探明结果,我国陆地上可开发的风能资源为2.53亿千瓦,加上近海的风能资源,全国可开发风能资源约10亿千瓦以上居世界首位,具有商业化、规模化发展的潜力。
风能利用主要是将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能,其具体用途包括:风力发电、风帆助航、风车提水等。其中,风力发电是风能利用的最重要形式,也是目前可再生能源中技术最成熟,最具有规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。风能(wind energy)是地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同,因而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动,即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率,与风速的三次方和空气密度成正比关系。
风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式,其中又以风力发电为主,风能作动力,就是利用风来直接带动各种机械装置,如带动水泵提水等,这种风力发动机的优点是:投资少、工效高、经济耐用。目前,世界上约有一百多万台风力提水机在运转。澳大利亚的许多牧场,都设有这种风力提水机。在很多风力资源丰富的国家,科学家们还利用风力发动机铡草、磨面和加工饲料等。利用风力发电,以丹麦应用最早,而且使用较普遍。丹麦虽只有500多万人口,却是世界风力发电大国和风力发电设备生产大国,世界10大风轮生产厂家有5家在丹麦,世界60%以上的风轮制造厂都在使用丹麦的技术,是名副其实的“风车大国”。截止到2006年底,世界风力发电总量居前3位的分别是德国、西班牙和美国,三国的风力发电总量占全球风力发电总量的60%。 此外,风力发电还逐渐走进居民住宅。在英国,迎风缓缓转动叶片的微型风能电机正在成为一种新景观。家庭安装微型风能发电设备,不但可以为生活提供电力,节约开支,还有利于环境保护。堪称世界“最环保住宅”就是由英国著名环保组织“地球之友”的发起人马蒂·威廉历史5年建造成的,其住宅的迎风院墙前就矗立着一个扇状涡轮发电机,随着叶片的转动,不时将风能转化为电能。
据估算,全世界的风能总量约1300亿千瓦,中国的风能总量约16亿千瓦。风能资源受地形的影响较大,世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带,如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国家。中国的东南沿海、内蒙古、新疆和甘肃一带风能资源也很丰富。中国东南沿海及附近岛屿的风能密度可达300瓦/米2(W/m2)以上,3~20米/秒风速年累计超过6000小时 。陆地上可开发利用的风能资源为2.53亿kW,内陆风能资源最好的区域 ,沿内蒙古至 新疆一带,风能密度也在200~300W/m2,3 ~20米/秒风速年累计5000~6000小时。这些地区适于发展风力发电和风力提水。并网风力发电到2003年底,全国已建设风电场40处,总装机容量56.7万kW。
风能也有不利的一面:风速不稳定,产生的能量大小不稳定;不是什么地方都可以利用风能,受地理位置限制严重。希望在不久的将来,我们的技术能够避开这些不利因素,把风能的利用率提高到最大。