风能的存储.doc

风能的利用与储存
摘要：原油、煤及其他的矿产资源都是不可再生的，总有一天会枯竭。我们除了要节约能源外，还要注意寻找可替代能源，随着油价的一路走高，全世界都在寻找替代石油的新能源，各种新能源技术的研究和商业应用都在如火如荼的进行。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。我国风能资源储量很大，居世界第三位，仅陆上的装机容量就达2.5亿千瓦，商业化、规模化的潜力很大。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。
风能、太阳能、等可再生的绿色能源，一直有一个利用时段的问题。在这些源强大的时段，人们未必能完全用完它们的能量，而等人们需要的时候，它们可能又消失了。因此，怎么储存这些可再生绿色能源，一直是能源科学家特别关注的闻题。
关键词：风能，风力发电，绿色能源，储能；
一、风能及其利用
风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。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。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2％转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74X109MW，其中可利用的风能为2X107MW。我国位于亚洲大陆东南、濒临太平洋西岸，季风强盛。季风是我国气候的基本特征，如冬季季风在华北长达6个月，东北长达7个月。东南季风则遍及我国的东半壁。根据国家气象局估计，全国风力资源的总储量为每年16亿kw，近期可开发的约为1．6亿kw，内蒙古、青海、黑龙江、甘肃等省风能储量居我国前列，年平均风速大于3m／s的天数在200天以上。
风能是一种清洁，安全，可再生的绿色能源，利用风能对环境无污染，对生态无破坏，环保效益和生态效益良好，对于人类社会可持续发展具有重要意义。进入20世纪70年代，在世界范围内爆发的能源危机告诫人们，要生存就要寻找开发新能源，此后各国政府纷纷制定能源政策支持新能源的开发利用。现今调整能源结构、减少温室气体排放、缓解环境污染、加强能源安全已成为国内外关注的热点。国家对可再生能源的利用,特别是风能开发利用给予了高度重视。风能属于可再生能源。它不会因其本身的转化和人类的利用而减少， 它是一种取之不尽用之不竭的清洁无污染的可再生新能源。开发利用风力资源是改变我国能源结构的需要， 是保护地球环境的需要， 更是我国市场经济的迅速发展对能源供应的需要。
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，主要是以风能作动力和风力发电两种形式其具体用途包括：风力发电、风帆助航、风车提水、风力致热采暖等。
1风力发电：
利用风力发电已越来越成为风能利用的主要形式，受到世界各国的高度重视，而且发展速度最快。风力发电主要是利用风能带动风力发电机转动发电，风力发电通常有三种运行方式。一是独立运行方式，通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力，它用蓄电池蓄能，以保证无风时的用电。二是风力发电与其他发电方式（如柴油机发电）相结合，向一个单位或一个村庄或一个海岛供电。三是风力发电并入常规电网运行，向大电网提供电力；常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机，这是风力发电的主要发展方向。大型风力发电机组的投入运行，使大规模风力发电场的建设成为可能，风电事业正逐步向产业化迈进。在某些地方，风力发电已经在电网中占有了相当的比重，它的运行状况直接关系到整个电网的安全性和可靠性。为了更加安全、充分的利用风力资源，迫切需要深入研究大规模风电场并网运行的相关技术问题，是保证并入大规模风电场后电力系统仍然可以正常稳定运行的重要前提。
2 风力提水
        风力提水也是有效利用风能的方式之一，古代中国人首先发明了风车，用它来提水、磨面，替代繁重的人力劳动。风力提水自古至今一直得到较普遍的应用。20世纪下半时，为解决农村、牧场的生活、灌溉和牲畜用水以及为了节约能源，风力提水机有了很大的发展。现代风力提水机根据用途分为两类：一类是高扬程小流量的风力提水机，它与活塞泵相配，提取深井地下水，主要用于草原、牧区，为人畜提供饮水；另一类是低扬程大流量的风力提水机，它与螺旋泵相配，提取河水、湖水或海水，主要用于农田灌溉、水产养殖或制盐。全世界现有的风能利用机械中约有50％以上用于提水作业。目前，世界上很多国家都十分重视发展利用风力提水作业，并不断研制、生产、应用适合自己国情的风力提水机。
3 风帆助航
随着国际原油价格飞速上涨,以及全球环境日益恶化,“节能减排”成了航运业中人们关注的首要问题。不少先进国家不得不对风帆船重新加以认识,并以现代技术手段进行改进,产生了风帆助航船。风帆助航可分为两种情况:一种是风力作为主推力 ,柴油机动力装置作为辅助推进力;一种是风力作为辅助推进力 ,柴油机动力装置作为主推力。显然 ,前者可以产生更大的节能效果。不过风帆助航也存在很多问题例如：节能与安全的相互优化问题，帆 — 机 — 桨的匹配问题，风帆帆型的采用问题，装帆后对船舶航行性能的影响问题，风帆助航船操纵时的问题等等，随着科学的发展科技的进步这些将都会被克服，总的来说。正在兴起的“太阳经济 ” 将成为未来全球能源的主流。可见 , 开发风能不是愿不愿意的问题 ,而是大势所趋。目前 ,我国已准备加大这方面的研究。风帆助航船既节约能源 ,又减少污染 ,必将开启科技帆船的新时代。
4 风力致热
风力致热主要是机械变热。 风力致热有四种：液体搅拌致热、固体摩擦致热、挤压液体致热和涡电流法致热等。 目前，风力致热进入实用阶段，主要用于浴室、住房、花房、家禽、牲畜包头房等的供热采暖。一般风力致热效率可达40％，而风力提水和发电的效率只有15％－30％。目前 ,国内的研究主要集中在风力发电上 ,其次是风力提水 ,风力致热的研究不多,国外有关风力致热的较详细原理及技术报道也较少。风力致热的能量利用率高,对风质要求低 ,风况变化的适应性强 ,蓄能问题也便于解决。另外 ,风力致热装置结构比较简单 ,且容易满足风力机对负荷的最佳匹配要求山 。因此 ,随着社会发展对热能需求的增长 ,开发风力致热技术应用于生活采暖及农业生产等 ,具有广阔的发展前景。
二、风的存储
由于风能和太阳能的间歇性和不确定性，为保证供电的均衡和连续，储能成为风光发电系统的关键配套部件。因此，在利用太阳能和风能的同时，必须重视储能技术的开发。目前已开发的储能技术主要分为物理储能和化学储能两大类。物理储能主要包括扬水蓄水储能和压缩空气储能等。这类储能系统虽然具有规模大、循环寿命长和运行费用低的优点，但需要特殊的地理条件和场地，建设的局限性较大，且一次性投资费用较高，也不适合较小功率的离网发电系统。化学储能主要包括各类蓄电池、超级电容器、可再生燃料电池(如金属．空气电池，氢能：电解水制氢一储氢一燃料电池发电)和液流电池等。
1 物理储能
美国人发明的”风能袋”是解决可再生能源储存问题的一个典范，它们采用的方法是压缩法，让风轮机压缩水下的空气，需要的日寸候再让压缩空气来发电，因此这种储能方法又称“压缩能源“。如暴这个项垦筑完全取德成功，它将是世界上第一个能每天16 h提供268 MW电能的绿色环保型可再生储能园，这些电能足够满足75 000个家庭的需求。这项技术的目标就是要解决风能应用所面临的最大难题：当你需要的时候，可能会没有风。采用压缩空气储能技术，衣阿华溺逐渐增长的风能发电所产生的能遗都将被储存起来，从而使变幻无常的风能成为稳定可靠的能源。
风的抽水蓄能，风能存储由风能收集 转换和存储三个环节组成 在江 河 湖海的周边地带 以自然风能为动力 将多级风力抽水机和蓄水池串联于同一塔架上组成多级水位提升塔 再将高度提升后的水体通过输水管传送到高位水库中 实现由风能到水位势能的能量转换并以高位水势能的形式存储起来从中获取一种风能存储模式 该存储模式的优点是能长期 大容量储备自然风能 且存储过程不用电无须人员执守 自动运作 充分 有效地利用了风能和江 河 湖 海自然资源。
2 化学储存
液流储能电池系统具有能量转换效率较高，运行、维护费用低等优点，是高效、大规模并网发电储能、调节的首选技术之一。鉴于风、光的间歇性，如光照时间、强度、风力的大小、用电时间以及储能蓄电池充电接受能力等因素，为防止电网电力波动，实现连续、均衡送电，储能电池起平衡、调节和蓄电的作用，储能电池的容量与太阳能、风电机组发电功率配备通常以大于1配备，即发电功率为1 kW时，储能电池的容量须大于l kWh。
值得关注的储能电源系统和储能技术：新型铅蓄电池如胶体、卷绕式、陶瓷隔膜双电极电池等)；其他新型蓄电池；蓄电池．超级电容器混合(电一电混合)储能系统；“超电池”储能技术(电池一超级电容器内部混合系统)㈣；液流电池技术；大型金属一空气电池技术；氢燃料电池技术。目前，科学家正在研究压缩空气储能和超导体储能等方法，一旦成功，多变的风将更加有效地被人类使用，给人们送来光明和温暖。
结语
风能是一种可再生能源，取之不尽，用之不竭的无污染的新能源，具有诱人的发展前景,风力发电由于其具有效益和环保上的一系列优势将首先成为可以与常规能源发电相竞争的新能源发电方式。近年来 ,能源供需矛盾日益加剧以及传统化石能源带来的环境污染压力已严重阻碍了经济的发展 ,世界各国都开始重视开发与利用可持续发展的新能源。虽然我国有丰富的风能资源以及潜在的巨大市场，发展速度也比较迅速， 但要实现产业化发展， 迅速赶上国外的先进水平， 必须目标明确， 必须消除政策、管理、 技术、 资金、市场、机制等诸多方面存在的问题与制约因素，加大对风能的利用和技术设备的投资，对新能源的高效利用，风能的开展和利用有着非常广阔的前景，一个大规模开发利用风能的时代，一个利用风力发电造福于人类的时代即将到来。

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