風(fēng)能概論

前言

　　當(dāng)今，無(wú)論如何強(qiáng)調(diào)發(fā)展新能源和可再生能源的意義都不過(guò)分。我們的世界正面臨著由于以化石燃料為基礎(chǔ)而支撐的能源系統(tǒng)帶來(lái)的一系列威脅：資源枯竭、環(huán)境污染、生態(tài)惡化、氣候變化、貧富不均，直至由于能源問(wèn)題而引發(fā)的國(guó)與國(guó)之間、地區(qū)之間的沖突、糾紛不斷，直至戰(zhàn)爭(zhēng)。新能源和可再生能源具有資源可持續(xù)、清潔、分布均衡等特點(diǎn)，必將成為未來(lái)可持續(xù)能源系統(tǒng)的支柱?！　∥覈?guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)正在快速發(fā)展。在能源方面，我們既需要充足的能源供應(yīng)以保障全面建設(shè)小康社會(huì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)我們也面臨著國(guó)內(nèi)資源和環(huán)境的威脅，國(guó)際社會(huì)溫室氣體減排的壓力。因此，國(guó)家把發(fā)展新能源和可再生能源作為長(zhǎng)期能源戰(zhàn)略的重要組成部分，而且制訂了以《可再生能源法》為基礎(chǔ)的一系列政策措施。幾年來(lái)，新能源可再生能源在我國(guó)得到了快速發(fā)展，其廣闊的前景正日益顯現(xiàn)出來(lái)?！　∏迦A大學(xué)長(zhǎng)期致力于能源科學(xué)技術(shù)研究和人才培養(yǎng)，形成了新型核能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能以及新能源戰(zhàn)略和政策等領(lǐng)域的新能源科研和教學(xué)體系，取得了一批有影響的科技成果。以這些科研和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，并吸收了國(guó)內(nèi)外同行的大量研究成果，在化學(xué)工業(yè)出版社的支持下，幾位教師編寫(xiě)了這套新能源叢書(shū)?！　矔?shū)按能源種類(lèi)分冊(cè)，內(nèi)容涉及發(fā)展新能源的戰(zhàn)略和政策，各類(lèi)新能源資源核技術(shù)的特點(diǎn)、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)展望等。叢書(shū)內(nèi)容豐富、通俗易懂，從中可以較清晰地了解發(fā)展新能源的意義，各種新能源技術(shù)的基本原理和發(fā)展路線(xiàn)、發(fā)展前景等，對(duì)于廣泛和系統(tǒng)了解和認(rèn)識(shí)新能源，這是一套很好的讀物。

內(nèi)容概要

　　《風(fēng)能概論》主要介紹了人類(lèi)對(duì)風(fēng)能利用和認(rèn)識(shí)風(fēng)能的歷程，風(fēng)的本質(zhì)及其表征，風(fēng)力機(jī)概論，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，最后介紹了我國(guó)及全球的風(fēng)電技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、政策發(fā)展趨勢(shì)和展望?！讹L(fēng)能概論》在編寫(xiě)中力求圖文并茂、深入淺出，使讀者對(duì)風(fēng)能有一個(gè)總體的、全面的了解。　　讀者對(duì)象：從事風(fēng)能利用行業(yè)的科研、技術(shù)、管理人員；高校相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生可以參考使用。

作者簡(jiǎn)介

　　原鯤，工學(xué)博士，清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院副研究員。1972年出生于山西陽(yáng)城，1989～1994年就讀于清華大學(xué)工程力學(xué)系，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位；1994～2001年就讀于中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所，獲工學(xué)博士學(xué)位；2001～2002年在中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所作博士后，隨后留所工作，2003年晉升副研究員。2005年調(diào)入清華大學(xué)核研院工作，從事能源政策、戰(zhàn)略和相關(guān)技術(shù)研究，曾獲中科院科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)一項(xiàng)，國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利三項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文三十余篇，專(zhuān)著及譯著三部?！　⊥跸ｗ?，1970年清華大學(xué)工程力學(xué)數(shù)學(xué)系畢業(yè)后留校任教，1990～1991年赴德國(guó)斯圖加特大學(xué)空氣動(dòng)力研究所合作研究，1992年晉升副教授，1998年晉升教授，1999年被批準(zhǔn)為博士生導(dǎo)師，歷任清華大學(xué)工程力學(xué)系工程熱物理研究所副所長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)室主任，清華大學(xué)煤的清潔燃燒技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，清華大學(xué)北京市3E能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，中國(guó)工程熱物理學(xué)會(huì)兩相流專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員，中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)流體專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任，北京市專(zhuān)家顧問(wèn)團(tuán)顧問(wèn)，《實(shí)驗(yàn)力學(xué)》，《實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)》等期刊編委，主要從事兩相流動(dòng)，燃燒，環(huán)境與新能源技術(shù)等研究，曾獲國(guó)家教委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，三等獎(jiǎng)及北京市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文一百余篇。

書(shū)籍目錄

1人類(lèi)認(rèn)識(shí)和利用風(fēng)能的歷程/11.1 遠(yuǎn)古的風(fēng)神傳說(shuō)11.2 人類(lèi)利用風(fēng)能的歷史41.2.1 風(fēng)帆助航41.2.2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)61.2.3 風(fēng)力發(fā)電81.3 人類(lèi)對(duì)風(fēng)的認(rèn)識(shí)進(jìn)展12參考文獻(xiàn)182 風(fēng)的本質(zhì)及其表征/192.1 空氣的宏觀靜態(tài)特征192.2 空氣的流動(dòng)力學(xué)特征232.3 風(fēng)的形成機(jī)制282.4 大氣的流動(dòng)圖案322.5 風(fēng)的測(cè)量與表征422.5.1 風(fēng)向測(cè)量422.5.2 風(fēng)速測(cè)量442.5.3 風(fēng)速與風(fēng)級(jí)462.5.4 風(fēng)速隨時(shí)間的變化472.5.5 風(fēng)速隨高度的變化48參考文獻(xiàn)503 風(fēng)力機(jī)概論/513.1 風(fēng)力機(jī)簡(jiǎn)介513.1.1 風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)513.1.2 風(fēng)力機(jī)工作原理523.2 各種類(lèi)型的風(fēng)力機(jī)583.2.1 水平軸風(fēng)力機(jī)583.2.2 豎直軸風(fēng)力機(jī)633.3 水平軸和豎直軸風(fēng)力機(jī)對(duì)比703.4 水平軸風(fēng)力機(jī)產(chǎn)業(yè)及技術(shù)現(xiàn)狀733.5 豎直軸風(fēng)力機(jī)產(chǎn)品及應(yīng)用77參考文獻(xiàn)834 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)/854.1 系統(tǒng)組成854.2 運(yùn)行方式904.2.1 獨(dú)立運(yùn)行904.2.2 風(fēng)力-柴油互補(bǔ)發(fā)電924.2.3 并網(wǎng)發(fā)電934.3 風(fēng)電場(chǎng)選址954.3.1 選址程序954.3.2 宏觀選址技術(shù)條件964.3.3 微觀選址要?jiǎng)t974.4 風(fēng)能與其他新能源的互補(bǔ)系統(tǒng)984.4.1 風(fēng)能-水能互補(bǔ)發(fā)電1004.4.2 風(fēng)能-太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電103參考文獻(xiàn)1085 風(fēng)能的其他利用/1115.1 風(fēng)力提水1115.1.1 我國(guó)風(fēng)力提水概況1115.1.2 風(fēng)力提水技術(shù)簡(jiǎn)介1135.1.3 風(fēng)力提水市場(chǎng)潛力1165.2 風(fēng)力制氫1185.2.1 氫能與燃料電池1185.2.2 以氫為載能體的風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)實(shí)踐121參考文獻(xiàn)1296 我國(guó)風(fēng)能發(fā)展概況/1316.1 我國(guó)風(fēng)能資源儲(chǔ)量及分布1316.1.1 我國(guó)風(fēng)能資源儲(chǔ)量1316.1.2 我國(guó)風(fēng)能資源分布1326.2 風(fēng)能對(duì)我國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展的意義1346.2.1 能源可持續(xù)發(fā)展定義1346.2.2 我國(guó)能源利用現(xiàn)狀、障礙和挑戰(zhàn)1356.2.3 風(fēng)能對(duì)于可持續(xù)發(fā)展的意義1386.3 我國(guó)風(fēng)能發(fā)展概況1396.3.1 風(fēng)能相關(guān)發(fā)展規(guī)劃、項(xiàng)目、政策和法規(guī)1396.3.2 風(fēng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況1456.4 我國(guó)風(fēng)能展望151參考文獻(xiàn)1537 全球風(fēng)能發(fā)展概況/1557.1 全球風(fēng)能資源與特征1557.2 全球風(fēng)能開(kāi)發(fā)利用和實(shí)踐1567.3 典型地區(qū)的風(fēng)能開(kāi)發(fā)利用161參考文獻(xiàn)165

章節(jié)摘錄

　　風(fēng)或氣流與上面講的空氣的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)不一樣。風(fēng)是在一定時(shí)間內(nèi)、一定范圍的空氣總體朝著一個(gè)比較固定的方向運(yùn)動(dòng)，而且要達(dá)到一定的速度。例如在夏天，人們?yōu)橼s走暑熱，都要拿起扇子扇扇，或打開(kāi)電扇，于是就產(chǎn)生了風(fēng)。這是因?yàn)樯茸雍碗娚鹊纳热~驅(qū)趕著它們周?chē)目諝庀蛞粋€(gè)方向流去的結(jié)果。用比較確切的話(huà)說(shuō)，在某種力的作用下，一定范圍的空氣總體朝著一個(gè)比較固定的方向流動(dòng)，并且達(dá)到一定的速度（人或儀器可以感覺(jué)出來(lái)的速度），這種空氣的流動(dòng)就是風(fēng)?！　】諝庥纱罅坎粩噙\(yùn)動(dòng)著的分子組成，分子之間總是存在間隙，內(nèi)部的質(zhì)量分布也不連續(xù)，之間的碰撞又完全隨機(jī)。從微觀的角度上看，流體物理量的分布在空間和時(shí)間上都是不連續(xù)的。但從2.1節(jié)可以看出，從分子運(yùn)動(dòng)論可以直接推導(dǎo)出多個(gè)非常重要的宏觀參量，這些宏觀參量的時(shí)間和空間尺度遠(yuǎn)大于分子平均碰撞頻率和分子平均自由程，因而從宏觀上呈現(xiàn)出穩(wěn)定和連續(xù)的特征?！　牧黧w運(yùn)動(dòng)的角度，人們感興趣的方面越發(fā)側(cè)重于宏觀特性，即大量分子的統(tǒng)計(jì)平均特性。從這個(gè)角度出發(fā)，基本不以分子作為研究對(duì)象，而是引進(jìn)流體的連續(xù)介質(zhì)模型。該模型適用于特征尺度遠(yuǎn)大于流體質(zhì)點(diǎn)特征尺度的問(wèn)題，對(duì)于我們關(guān)注的風(fēng)的問(wèn)題，這個(gè)條件是能夠滿(mǎn)足的?！　∮昧黧w力學(xué)作為了解及把握空氣流動(dòng)的重要理論工具，最初的研究側(cè)重于簡(jiǎn)單的理想流體。這里提到的理想流體被定義為沒(méi)有黏性的流體，與熱力學(xué)中的理想氣體在概念上截然不同?！　?.1節(jié)中提到的理想氣體是指滿(mǎn)足理想氣體狀態(tài)方程（2-1）的氣體，但理想氣體不一定沒(méi)有黏性。事實(shí)上，由于氣體分子在做永不停息的熱運(yùn)動(dòng)，頻繁不斷的碰撞和摻和使分子之間不停地交換能量和動(dòng)量，其中的一種體現(xiàn)就是黏滯現(xiàn)象。黏性是所有真實(shí)流體的固有特性?！　≌鎸?shí)氣體都是有黏性的，但黏性的存在給流體運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)描述和處理帶來(lái)很大的困難。人們?cè)谔幚砜諝鈩?dòng)力學(xué)問(wèn)題時(shí)，往往首先用黏性系數(shù)為零的所謂理想流體來(lái)代替真實(shí)流體，以便較為清晰地揭示流體運(yùn)動(dòng)的主要特征，然后再根據(jù)需要考慮黏性的影響。理想流體是人們?yōu)榱私鉀Q實(shí)際問(wèn)題對(duì)于真實(shí)流體所作的抽象假設(shè)。為了避免概念混淆，人們將既符合理想氣體狀態(tài)方程又符合無(wú)黏假設(shè)的氣體稱(chēng)為完全氣體。

圖書(shū)封面

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