(第三章风能基础-新能源
53页1、1,新能源利用技术,王一平 教授 天津大学化工学院 2013.5.13,第三章 风能,3.1 风能基础 3.2 风力发电 3.3 风力机的特性,3.1风能基础,风的概述 风能 风能利用方式,4,一、风的概述,太阳照射导致大气温差,形成压差,最终导致大气流动风 流动的动能来自于密度不同或气压差异 根本原因是太阳辐射 日照强度 日照时间,1、风的形成,5,辐射越强,气温越高;辐射越弱,气温越低。 纬度越低,气温越高;纬度越高,气温越低。 气温越低,气压越高;气温越高,气压越低。 大气总是由气压高的地方,吹向气压低的地方,从而形成了风。 因此,风的形成是空气流动的结果。,6,2、地球的气压带和风带,根据气压大小及其形成的风,地球上形成了不同的气压带和风带。 分布着七个气压带和六个风带。,7,赤道低气压带 副热带高气压带(2个) 副极地低气压带(2个) 极低高气压带 (2个),(1) 气压带,8,(2) 风带,东北信风带 东南信风带 西风带(2个) 极地东风带 (2个),9,(3)大气环流示意,北纬30度至60度之间的大气环流系统,赤道与南北纬30度之间的大气环流系统,北纬60度至北极之间的大
2、气环流系统,10,在一个大范围地区内,它的盛行风向或气压系统明显受季节变化,这种在一年内随着季节不同有规律转变风向的风,称为季风。 季风盛行地区的气候,成为季风气候。 沙尘暴的发生,3、季风,11,气压 地转偏向力 季节 海陆差异海陆风 地形差异山谷风 风随高度变化的规律 风随时间的变化,4、影响风的因素,12,(1)海陆风,有海陆差异的地区,白昼(夏季)时,大陆上的气流受热膨胀上升至高空流向海洋,到海洋上空冷却下降,近海面上的空气吹向大陆,补偿大陆的上升气流,称为海风。 夜间(冬季)时,情况相反,低层空气从大陆吹向海洋,成为陆风。,13,白昼海陆风,夜间陆海风,15,在山区,由于白天山坡受热快,温度高于山谷同高度的空气温度,山坡上的暖空气从坡地流向谷地上方,谷地的空气则沿着山坡向上弥补流失的空气,从而形成由山谷吹向山坡的风,称为谷风。 夜间,山坡因辐射冷却,降温快,冷空气沿坡地流下山谷,称为山风。,(2) 山谷风,16,谷风的形成,山风的形成,18,高度对风速的影响,其经验公式很多,通常采用指数公式:,(3) 风随高度变化的规律,n:经验指数,取决于大气稳定度和地面粗糙度,大小约为1
3、/2-1/8,19,(4)风随时间的变化,一天中的变化: 白天:地面空气温度升高,上下空气热交换,地面形成风。 夜间:地面附近空气很快冷却,对流停止,风微弱。但高空空气温度较高,形成对流。测风塔,21,(1) 风向 (2) 风速,5、描述风的参数,风是矢量(Vector),既有大小,又有方向。,22,(1)风向的测量与表示方法,风向标 风玫瑰图,风玫瑰图,一个给定地点指定时间段内风向分布图。 可以了解到:主导风向和大小。,16个方向 长度与风的频度成正比 指示风速范围 静风放在中间,24,(2) 风速的测量与表示方法,风速计 风速和风级,与风速相对应的气象用语是风级,风级与风速的大小关系,25,26,公式描述:,27,二、风能(Wind Energy),运动的空气所具有的动能。,1、风能,28,1、风所具有的能量,2、风能密度,2、风能的表示方法,单位时间垂直流过单位面积的风能,又称为风功率密度。,4、有效风能密度,在一定风速范围内的风能密度。,3、平均风能密度 由于风速是一个随机性很大的量,必须通过一定时间的观测来了解它的平均状况。,30,3、风能的特点,无污染 可再生 储量巨大 分
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