風能總儲量

便可得到我國風能實際可開發量為2.53× 10¹¹W。這個值不包括我國海面上的風能資源量。同時，僅是10 m高度層上的風能資源量，而非整層大氣或整個近地層內的風能量。因此，本估算值與阿爾克斯、古斯塔夫遜等人的估算值不屬同一概念，不能直接與之比較。

基本介紹

• 中文名：風能總儲量
• 外文名：Total wind energy reserves
• 實際開發量：2.53× 1011W
• 高度層：10 m高度層
• 先驅：普特南姆等
• 形成：太陽輻射造成地球受熱的不均勻

簡介

在了解了地球上風的形成和風帶的分布規律之後，將進一步估計某一地區以及更大範圍內風能資源的潛力。這是風力利用的基礎，也是最緊要和首先要做的工作。因為任何風力利用裝置，從設計、製造，到安裝使用以及使用效果，都必須考慮風能資源狀況。否則工藝製造再好的風力機，也將不可能達到預期的效果。比如，根據某一地區風能特點設計製造出來的風力機，盲目地拿到另一地區來安裝，有可能使用的經濟效果就很差，或是與原設計的結果相差很遠，以至造成大量的經濟損失，帶來難以彌補的後果。因此在積極提倡和大力推廣風能利用的工作中，掌握風能資源的狀況是很重要的。

如前所述，地球上風的形成主要由於太陽輻射造成地球各部分受熱的不均勻，因此形成了大氣環流以及各種局地環流。除了這些有規則的運動形式之外，自然界的大氣運動還有複雜而無規則的亂流運動。一般來說，風能在空間分布上是分散的，在時間分布上是不穩定和不連續的，時大時小，時有時無。但是風能在空間和時間分布上仍有非常明顯的地域性和時間性。因此，這就對風能資源潛力的估計，風電場的選址提供了可靠的天氣氣候背景。

總值估計

風能利用究竟有多大的發展前景，對它的總儲量就需要有一個客觀的估計。這樣在制定今後可以發展的各種能源比例上就可以進行更合理的配置，充分發揮其效益。

1948年，普特南姆(Putnam)對全球風能儲量進行了估算，他認為大氣總能量約為10²⁰W。這個數量得到世界氣象組織的認可，並在1954年世界氣象組織出版的技術報告第4期《來自於風的能量》專集中，進一步假定上述數量的一千萬分之一是可為人們所利用的，即有10¹⁰W為可利用的風力。這就相當於10000個每座發電量10⁶ W的典型燃料發電廠的發電量。這個數量也就是相當於當今全世界能源的總需求量。可見，它是一個十分巨大的潛在能源庫。然而馮阿爾克斯(W.S.von Arx)1974認為上述估量過大，這個量只是一個貯藏量，對於再生能源來說，必須跟太陽能的流入量對它的補充相平衡，其補充率較它小時，它將會衰竭，因此人們關心的是可利用的風的動能。他認為地球上可以利用的風力為10¹²W。即使如此，可利用風力的數量仍舊是地球上可利用的水力的10倍。因此在再生能源中，風能是一種非常可觀的、有前途的能源。

古斯塔夫遜(1979)從另一個角度推算了風能利用的極限。他根據風能從根本上說是來源於太陽能，可以通過估計到達地球表面的太陽輻射流有多少能夠轉變為風能，來得知有多少可利用的風力。

根據他的推算，到達地球表面的太陽輻射流是1.8 × 10¹⁷W，經折算後也就是350 W/m²，其中轉變為風的轉化率φ=0.02，可以獲得的風能為3.6× 10¹⁵W，即2.5 W/m²。在整個大氣層中邊界層中的風能占有35%，也就是邊界層中能獲得的風能為1.3 × 10¹⁵W，即2.5 W/m²。作為一種穩妥的估計，在近地面層中的風能提取極限是邊界層中的1/10，即0.25 W/m²，全球的總量就是1.3×10¹⁴W.古斯塔夫遜根據埃爾薩西爾(Ellsaeseer)所作的全球不同高度上大氣動能耗散率的圖，認為美國本土相當接近全球耗散率，因此按美國8× 10¹²m²面積計算了美國在邊界層範圍內風能獲得量為2 × 10¹³W，而可以被提取利用的量是2 × 10¹²W。這個數量是目前美國發電總裝機容量7×10¹¹W的3倍。

我們根據全國年平均風能功率密度分布圖，利用每平方米25 W、50 W、100 W、200 W等各等值線區間的面積乘以各等級風能功率密度，然後求其各區間積之和，計算出全國10 m高度處風能儲量為322.6× 10¹⁰W，即32.26× 10¹¹W，這個儲量稱作理論可開發量。實際可開發的量，要考慮風力機間的湍流影響，一般取風力機間距10倍葉輪直徑，因此按上述總量的1/10估計，並考慮風力機葉片的實際掃掠面積，因此，再乘以掃掠面積係數0.785，即為實際可開發量。

由此，便可得到我國風能實際可開發量為2.53× 10¹¹W。這個值不包括我國海面上的風能資源量。同時，僅是10 m高度層上的風能資源量，而非整層大氣或整個近地層內的風能量。因此，本估算值與阿爾克斯、古斯塔夫遜等人的估算值不屬同一概念，不能直接與之比較。