风能概况
风能 英文名称：wind energy 定义1：近地层风产生的动能。 所属学科：大气科学（一级学科）；应用气象学（二级学科） 定义2：空气流动所具有的能量。 所属学科：电力（一级学科）；可再生能源（二级学科） 定义3：地球表面空气流动所形成的动能。风能是太阳能的一种转化形式。风速愈大，它具有的能量愈大。 所属学科：资源科技（一级学科）；能源资源学（二级学科）
风能(wind energy)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。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(wind energy)是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量。空气流具有的动能称风能。空气流速越高，动能越大。人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机，以产生 风能
电力，方法是透过传动轴，将转子（由以空气动力推动的扇叶组成）的旋转动力传送至发电机。到2008年为止，全世界以风力产生的电力约有 94.1 百万千瓦，供应的电力已超过全世界用量的1%。风能虽然对大多数国家而言还不是主要的能源，但在1999年到2005年之间已经成长了四倍以上。 现代利用涡轮叶片将气流的机械能转为电能而成为发电机。在中古与古代则利用风车将搜集到的机械能用来磨碎谷物或抽水。 风力被使用在大规模风农场为全国电子栅格并且在小各自的涡轮为提供电在被隔绝的地点。 风能量是丰富、近乎无尽、广泛分布、干净与缓和温室效应。 我们把地球表面一定范围内。经过长期测量，调查与统计得出的平均风能密度的概况称该范围内能利用的依据，通常以能密度线标示在地图上。 人类利用风能的历史可以追溯到西元前，但数千年来，风能技术发展缓慢，没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。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。即使在发达国家，风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视，比如：美国能源部就曾经调查过，单是德克萨斯州和南达科他州两州的风能密度就足以供应全美国的用电量。
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 风能
，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。风能就是空气的动能，风能的大小决定于风速和空气的密度。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，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。空气流动所形成的动能及为风能。风能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风。风的形成乃是空气流动的结果。
能源利用
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量。风就是水平运动的空气，空气产生运动，主要是由于地球上各纬度所接受的太阳辐射强度不同而形成的。在赤道和低纬度地区，太阳高度角大，日照时间长，太阳辐射强度强，地面和大气接受的热量多、温度较高；在高纬度地区太阳高度角小，日照时间短，地面和大气接受的热量小，温度低。这种高纬度与低纬度之间的温度差异，形成了中国南北之间的气压梯度，使空气作水平运动。
风吹的方向
理论上风应沿水平气压梯度方向吹，即垂直与等压线从高压向低压吹，但是地球在自转，使空气水平运动发生偏向的力，称为地转偏向力，这种力使北半球气流向右偏转，南半球向左偏转，所以地球大气运动除受气压梯度力外，还受地转偏向里的影响。大气真实运动是这两力的合力。实际上，地面风不仅受这两个力的支配，而且在很大程度上受海洋、地形的影响，山隘和海峡能改变气流运动的方向，还能使风速增大，而丘陵、山地却磨擦大使风速减少，孤立山峰却因海拔高使风速增大。 因此，风向和风速的时空分布较为复杂。比如海陆差异对气流运动的影响，在冬季，大陆比海洋冷，大陆气压比海洋高，风从大陆吹向海洋；夏季相反，大陆比海洋热，风从海洋吹向内陆。这种随季节转换的风，我们称为季风。
海陆风的形成
所谓的海陆风也是白昼时，大陆上的气流受热膨胀上升至高空流向海洋，到海洋上空冷却下沉，在近地层海洋上的气流吹向大陆，补偿大陆的上升气流，低层风从海洋吹向大陆称为海风 风能
，夜间（冬季）时，情况相反，低层风从大陆吹向海洋，称为陆风。 在山区由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡，夜间由平原或山坡吹向，前者称谷风，后者称为山风。这是由于白天山坡受热快，温度温度高于山谷上方同高度的空气温度，坡地上的暖空气从山坡流向谷地上方，谷地的空气则沿着山坡向上补充流失的空气，这时由山谷吹向山坡的风，称为谷风。夜间，山坡因辐射冷却，其降温速度比同高度的空气较快，冷空气沿坡地向下流入山谷，称为山风。 当太阳幅射能穿越地球大气层时，大气层约吸收2*10^16W的能量，其中一小部分转变成空气的动能。因为热带比亚热吸收较多的太阳辐射能，产生大气压力差导致空气流动而产生风。至于局部地区，例如，在高山和深谷，在白天，高山顶上空气受到阳光加热而上升，深谷中冷空气取而代之，因此，风由深谷吹向高山；夜晚，高山上空气散热较快，于是风由高山吹向深谷。另一例子，如在沿海地区，白天由于陆地与海洋的温度差，而形成海风吹向陆地；反之，晚上由陆地吹向海上。
经济性
利用风来产生电力所需的成本已经降低许多，即使不含其他外在的成本，在许多适当地点使用风力发电的成本已低于燃油的内然机发电了。风力发电年增率在2002 年时约25%，现在则是以38%的比例快速成长。2003年美国的风力发电成长就超过了所有发电机的平均成长率。自2004 年起，风力发电更成为在所有新式能源中已是最便宜的了。在2005 年风力能源的成本已降到1990年代时的五分之一，而且随着大瓦数发电机的使用，下降趋势还会持续。 偏远地区经济与观光发展
西班牙
位于西班牙东北方Aragon的La Muela，总面积为143.5平方公里。1980年起，新任市长看好充沛的东北风资源而极力推动风力发电。近20年来，已陆续建造450座风机（额定容量为237MW），为地方带来丰富的利益。当地政府并借此规划完善的市镇福利，吸引了许多人移居至此，短短5年内，居民已由4,000人增加到12,000人。La Muela已由不知名的荒野小镇变成众所皆知的观光休闲好去处。
法国
另法国西北方的Bouin原本以临海所产之蚵及海盐著名，2004年7月1日起，8座风力发电机组正式运转，这8座风机与蚵、海盐三项，同时成为此镇之观光特色，吸引大批游客从各地涌进参观，带来丰沛的观光收入。
台湾
台湾的苗栗县后龙镇好望角因位处滨海山丘制高点，早年就是眺望台湾海峡的好去 海陆风的形成
处，近几年外商在邻近区域，设置了21座高100米的风力发电机，形成美不胜收的景致。该公司在2003年，看中苗栗沿海冬天强劲东北季风，着手在后龙、竹南等地设立风力发电机，其中后龙成立了大鹏风力发电场，建置21座风机，发电总装置容量达4.2万瓩，是目前全台容量最大的风场，2006年6月竣工启用后，俨然成为观光新景点，吸引不少人前往探访。好望角位在半天寮顶端居高临下，向北可看到4、5座风机，往南也可望见3、4座风机，加上海线铁路从山下行经，面临宽阔的台湾海峡，风景相当引人入胜，也成为欣赏风力发电机最佳景点之一。
风的能量
地球吸收的太阳能有1%到3%转化为风能，总量相当于地球上所有植物通过光合作用吸收太阳能转化为化学能的50到100倍。 上了高空就会发现风的能量，那儿有时速超过160公里 (100 英哩160 km/h 100 mph)的强风。这些风的能量最后因和地表及大气间的摩擦力而以各种热能方式释放。 风的成因：因太阳照射极地和赤道的不均匀使得地表的不受热；地表温的速度较海面快；大气中同温层如同天花板的效应加速了气体的对流；季节/的变化；科氏效应；月亮的反射比率，形成了风。 风能可以通过风车来提取。当风吹动风轮时，风力带动风轮绕轴旋转，使得风能转化为机械能。而风能转化量直接与空气密度、风轮扫过的面积和风速的平方成正比。空气的质流穿越风轮扫过的面积，随着风速以及空气的密度而变化。举例来说，在15°C (59°F)的凉爽日子里，海平面空气密度为每立方米 1.22 公斤（当湿度增加时空气密度会降低）。当风以秒速8米吹过直径一百米的转轮时，每秒能够使1,000,000,000公斤的空气穿越风轮扫过的面积。 指定质量的动能与其速率之平方成正比。因为质流与风速呈线性增加，对风轮有效用的风能将会与风速的立方成正比；本例子中风吹送风轮的功率，大约为2.5百万瓦特。 因为风涡轮提取能量，空气减速，导致它对传播并且在风涡轮附近在某种程度上牵制它。 德国物理学家，阿尔伯特Betz， 1919年确定风涡轮可能提取至多将否则流经涡轮的横断面的59%能量。 不管涡轮的设计， Betz极限申请。
有风变化，并且平均值为一个被测量的地点单独不表明风涡轮可能导致那里的相当数量能量。 要估计风速风土学在一个特殊地点，概率分布作用经常适合到被观察的数据。 不同的地点将有不同的风速发行。 最频繁用于的发行模型塑造风速风土学是二参量 Weibull distribution 因为它能依照各种各样的发行形状，从高斯到指数。Rayleigh 塑造，例子，其中被密谋在右边反对实际被测量的数据集，是形状参量合计2 Weibull作用的一个具体形式和非常严密反映每小时风速的实际发行在许多地点。由于许多电能是由高风速所产生,可用的能量多来自瞬间大的风速.一大半可用的能量,却只有占运作时间的15%.所以无法像使用燃料的火力发电厂,可以依照用电需求来调整发电量. 由于风速并非常数,风力发电整年的发电量不是标示的发电率乘上所有的运转时间(一年内).实际产生的值与理论值(最大值)称为容量因子.安装良好的风力发电机,其容量因子可达35%.跟一般使用燃料的发电厂的涡轮机相比,标示1000kW的风力发电机,每年可发的电量最多到350kW.短时间的输出功率是难以预测,但每年发电量的变化应该几个百分比之内. 当储藏，如此的关于用唧筒抽水水力电气的储藏, 或其他形式的世代被用来 " 塑造 " 风力量 （借着保证持续的递送可信度），商业的递送代表大约 25% 的费用增加,屈从的有活力的商业表现。
风力的分级
风之强弱程度，通常用风力等级来表示，而风力的等级，可由地面或海面物体被风吹动之情形加以估计之。目前国际通用之风力估计，系以蒲福风级为标准。蒲福氏为英国海军上将，于 1805年首创风力分级标准。先仅用于海上，后亦用于陆上，并屡经修订，乃成今日通用之风级。实际风速与蒲福风级之经验关系式为： V= 0.836 * (B ^ (3/2)) B为蒲福风级数，V为风速（单位：米／秒） 一般而言，风力发电机组起动风速为2.5米/秒，脸上感觉有风且树叶摇动情况下，就已开始运转发电了，而当风速达28~34米/秒时，风机将会自动侦测停止运转，以降低对受体本身之伤害。
风电第一纸媒《风能世界》摘录：我国位于亚洲大陆东部，濒临太平洋，季风强盛，内陆还有许多山系，地形复杂，加之青藏高原耸立我国西部，改变了海陆影响所引起的气压分布和大气环流，增加了我国季风的复杂性。冬季风来自西伯利亚和蒙古等中高纬度的内陆，那里空气十分严寒干燥冷空气积累到一定程度，在有利高空环流引导下，就会爆发南下俗称寒潮，在此频频南下的强冷空气控制和影响下，形成寒冷干燥的西北风侵袭我国北方各省（直辖市、自治区）。每年冬季总有多次大幅度降温的强冷空气南下，主要影响我国西北、东北和华北，直到次年春夏之交才消失。 夏季风是来自太平洋的东南风、印度洋和南海的西南风，东南季风影响遍及我国东半壁，西南季风则影响西南各省和南部沿海，但风速远不及东南季风大。热带风暴是太平洋西部和南海热带海洋上形成的空气涡漩，是破坏力极大的海洋风暴，每年夏秋两季频繁侵袭我国，登陆我国南海之滨和东南沿海，热带风暴也能在上海以北登陆，但次数很少。 青藏高原地势高亢开阔，冬季东南部盛行偏南风，东北部多为东北风，其他地区一般为偏西风，夏季大约以唐古拉山为界，以南盛行东南风，以北为东至东北风。 我国幅员辽阔，陆疆总长达2万多公里，还有1800O多公里的海岸线，边缘海中有岛屿5000多个，风能资源丰富。我国现有风电场场址的年平均风速均达到 6米／秒以上。一般认为，可将风电场风况分为三类：年平均风速6米／秒以上时为较好；7米／秒以上为好；8米／秒以上为很好。可按风速频率曲线和机组功率曲线，估算国际标准大气状态下该机组的年发电量。我国相当于 6米／秒以上的地区，在全国范围内仅仅限于较少数几个地带。就内陆而言，大约仅占全国总面积的 1／1OO，主要分布在长江到南澳岛之间的东南沿海及其岛屿，这些地区是我国最大的风能资源区以及风能资源丰富区，包括山东、辽东半岛、黄海之滨，南澳岛以西的南海沿海、海南岛和南海诸岛，内蒙古从阴山山脉以北到大兴安岭以北， 新疆达板城，阿拉山口，河西走廊，松花江下游，张家口北部等地区以及分布各地的高山山口和山顶。 根据全国气象台部分风能资料的统计和计算，中国风能分区及占全国面积的百分比见下表。 表 中国风能分区及占全国面积的百分比 指标 丰富区 较丰富区 可利用区 贫乏区 年有效风能密度(W/m2) >200 200～150 <150～50 <50 年≥3m/s累计小时数(h) >5000 5000～4000 <4000～2000 <2000 年≥6m/s累计小时数(h) >2200 2200～1500 <1500～350 <350 占全国面积的百分比(%) 8 18 50 24 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，我国风能潜力的估算如下： 风能理论可开发总量（R），全国为32．26亿千瓦，实际可开发利用量（R’），按总量的 l／ 10估计，并考虑到风轮实际扫掠面积为计算气流正方形面积的 O．785倍〔1米直径风轮面积为 O．52 Xπ= O．785（平方米）〕，故实际可开发量为： R’=O．785R／10=2．53（亿千瓦）。
参考资料：风能世界杂志