风的能量及其在家庭和低品位工业中的利用

空气流动所形成的动能即为风能，它是太阳能的一种转化形式。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空气沿水平方向运动形成风。风的形成乃是空气流动的结果。风能利用形式主要是将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能。

风能是一种广泛分布的无污染再生能源，但它又是一种低密度的（周期和非周期）变化的能源。不过，在缺少矿物燃料和水资源而风能资源丰富的地区，风力发电有着良好的应用前景。

根据世界气象组织调查估计，地球陆地表面1.07×108平方千米中27%的面积年平均风速高于5米/秒（距地面10米处），地面平均风速高于5米/秒的陆地的总面积约为3×107平方千米。

人类利用风能历史悠久，几千年前，我国和尼罗河流域利用风力驱动帆船，后来用风车取水灌溉、加工谷物，公元13世纪风车传入欧洲。至20世纪初，丹麦首先利用风力发电，此后世界上许多国家相继研制风力机发电，全球风力机曾达数百万台。此时，由于蒸汽机发电、内燃机发电的发展，大部分风力机被取代。1973年世界上发生能源危机，风能作为一种补充能源重新受到重视。

现在许多国家特别是西方工业化国家利用大型风力机发电，有些国家如瑞典、丹麦等风力发电已成为一种重要的能源，美国加利福尼亚州沿海、英国北海分别建造了大片风力机群。美国在2000年风力发电量占总发电量的4%～6%。

风力电厂

我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。据国家气象局估计，全国风能密度平均为100瓦/平方米，风能资源储量巨大。特别是东南沿海及附近岛屿、内蒙古和甘肃走廊、东北、西北、华北和青藏高原等部分地区，每年风速在3米/秒以上的时间接近4000小时，一些地区年平均风速可达6～7米/秒以上，具有很大的开发利用价值。

20世纪70年代中期以后，我国开始进入用高新技术开发利用风能的新时期。截至1993年底，我国百瓦级的小型风力机已超过12.8万台，主要分布于内蒙古草原，解决生活用电，同时也开始大、中型风力机的研究工作。(www.xing528.com)

内蒙古草原上的风力发电机

风能目前主要用于以下几个方面：

（1）风力提水。风力提水从古至今一直得到较普遍的应用。至20世纪下半叶，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，风力提水有了很大的发展。现代风力提水根据其用途可以分为两类：一类是高扬程小流量的风力提水机，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，汲取河水、湖水或海水，主要用于农田灌溉、水产养殖或制盐。

（2）风力发电。利用风力发电已经越来越成为风能利用的主要形式，受到各国的高度重视，而且发展速度最快。风力发电通常有三种运行方式：①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，它蓄电池蓄能，以保障无风时的用电；②风力发电与其他发电方式相结合，向一个单位或一个村庄或一个海岛供电；③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。

（3）风帆助航。在机动船舶发展的今天，为节约燃油和提高航速，古老的风帆也得到了发展。现在已经在万吨巨轮货船上采用电脑控制的风帆助航，节油率达15%。

（4）风力制热。随着人们生活水平的提高，家庭用能中热能的需求越来越大，特别是在高纬度地区的欧洲、北美等地，取暖和煮水消耗了大量的热能。为了解决家庭及低品位工业热能的需求，风力制热有了较大的发展。