全球风能资源72万亿瓦

uesoft

全球风能资源评估计算可利用资源为72万亿千瓦
2006/06/16 来源：中国发改委网站
http://www.sdpc.gov.cn/nyjt/gjdt/t20060616_73220.htm
斯坦福大学土木和环境工程系根据国家气象数据中心和预警系统实验室1998－2002年的风速和温度数据，对7753个地面和446个（其中414个位于距地面高度为80±20米）空间观测点两种不同类型的数据进行比较，采用最小平方原理对全球风能资源进行了统计和计算，得出结果如下：
    一、全球范围内距离地面80米处的观测点中，有13%可以达到3级风以上，即风速为6.9米/秒，非常适合风能的采集利用。据保守估计，地表可利用风能被低估了19.8%。另外，在以前对风能的研究中均有些低估了风能资源在全球能源总资源中所占有的地位。
    二、全球范围内距离地面80米处的观测点中，平均风速将达到4.59米/秒，其中3级及以上风区地带可达到8.44米/秒。在距离地面10米高处的观测点中，整体平均风速为3.31米/秒，3级及以上风区平均风速为6.53米/秒。
    三、欧洲和北美有着较强的风力（3级以上），海洋和南极洲则有着极广的风能覆盖面，北海沿岸的北欧地区，南美的最南端及澳大利亚的塔斯马尼亚岛、加拿大和美国的东北及西海岸均属于暴风区领域，在利用风能方面具有极大的潜力。
    四、在80米高处，海上比陆地上的观测点多90%符合利用风能的要求；在80米高处，白天风速要高于夜间，分别为4.96米/秒和4.85米/秒。只有当观测点高度为120米时，夜间风速才超过白天。
    结论：采用最小平方原理处理所采集到的数据比使用守恒系数法所得到的结果更具有权威性，同时最小平方原理预测的风速值也要比守恒系数曲线所预测的值要大得多。据此，按在80米高度处6.9米/秒的风速来计算，全球风能可利用资源量为72万亿千瓦。即使只成功利用了其中的20%，依然相当于世界能源消费量的总和或电力需求的7倍，但仍然有许多技术难题需要克服，才能真正充分发挥利用风能的潜力。

[ 本帖最后由 uesoft 于 2011-4-7 17:31 编辑 ]

xrs333

我有点不识数，这个“万亿”是多大呀，1后面几个零呀。也不太知道瓦和千瓦的差别。
我也贴一个连接：
http://news.stanford.edu/news/2005/may25/wind-052505.html

[ 本帖最后由 xrs333 于 2011-4-7 10:58 编辑 ]

至尊仙

小U，你就少在这鼓动你的风能了，全球真要都搞了风能，恐怕地球自转都得受影响！

uesoft

能源局翻译错了。想想斯坦福大学也不至于犯如此低级的错误，应该是72万亿瓦，也就是720亿千瓦。斯坦福大学给出的这个值比一般的200亿千瓦高出2倍多。

1，地球风能总量(陆地可利用200亿千瓦，斯坦福大学的值为720亿千瓦，中国26亿千瓦。)

地球自转构成了一台全球的热力循环机，热机输出的功就是风能，它的循环工质是大气，它的热源是白天的太阳辐射，吸热量Q1=1.75x10^14kW，它的冷源就是夜晚的大气，冷源向外太空辐射能量因而夜晚大气温度降低。设全球大气平均温度T0=279K，白天平均气温上升8K，夜晚平均气温下降8K，则按卡诺定理，该热机理想循环效率ETA=1-T2/T1=1-(279-8)/(279+8)=5.6%，考虑大陆面积只占30%，因此可以输出的风能为W=Q1*30%*ETA=2.94x10^12kW。由于地球大陆表面高山、森林、平原、河流、城市等各种环境造成表面流动粗糙度不同，和各种不可逆损失，以及风能利用的高度只能在地表有限的高度内，因而实际能利用的风能大约只有风能资源的0.7%，因而
地球人类可利用的风能大约为We=W*0.7%=2x10^10kW即200亿千瓦。
斯坦福大学的研究结论大约是这个值的3.6倍即720亿千瓦。
即使200亿千瓦风能也够全人类用了，2010年中国装机约10亿千瓦，占世界的10%。
我国陆上离地面50米高度达到3级以上风能资源的潜在开发量约23.8亿千瓦；我国5~25米水深线以内近海区域、海平面以上50米高度可装机容量约2亿千瓦。我国风能是可开发利用水能总量的5-6倍。

2，地球水能总量(15亿千瓦，中国5亿千瓦。从别处抄的，没时间计算)
全球水力资源约4.6~5.7x10^9kW，其中可利用的功率约1.5~1.6x10^9kW。中国水力资源约7亿kW，为世界之最，约占全球1/6，其中可利用的功率约4~5亿kW。


3，地球太阳能总量(建筑屋顶约50亿千瓦，建筑侧墙约40亿千瓦)
太阳总辐射功率约3.85x10^23kW，其中辐射到地球的约占总量的22亿分之一，达1.75x10^14kW。陆地太阳能约占30%即5.25x10^13kW。
在总陆地面积1.5x10^14 m2中，森林覆盖率约26%，耕地面积约11%，荒原46%，沙漠10.2%，剩余为湖泊、河流、建筑面积。
设人均住房面积为30m2，办公面积按10m2，建筑层数平均为6层，层高2.5m，建筑为方形，每边长20m，则需要建筑占地面积为60亿人*(30+10)m2/人 /6=4x10^10m2，占陆地面积的0.026%。太阳常数为1.36kW/m2。
3.1建筑屋顶可发电功率为War=4x10^10m2*1.36kW/m2*太阳能发电效率10%=54亿千瓦，可满足全球用电的50%。
3.2建筑每个侧墙可发电功率为Was=60亿/((20mx20m)/(30+10)m2*6)x6x2.5mx20m*1.36kW/m2*太阳能发电效率10%=3x10^10m2*1.36kW/m2*10%=41亿千瓦，可满足全球用电的40%。(考虑每个侧面日照时间只有1/4)
3.3如果光伏电不够，考虑在种植蔬菜的耕地塑料日光温室大棚，覆盖薄膜电池。
从可维护性、稳定性、制造能耗考虑，光伏电发电成本高于风电。

4，光热发电的可能性
光热发电的形式：
玻璃真空热管+低温蒸汽轮机+低温热水供热，可以组成有效的热电联产方案。
功率级别：100W,200W,500W,1kW,5kW。
优点：
玻璃是SiO2，由于不需要把十分稳定的Si-O键断开，熔炼玻璃的能耗比提炼硅片的能耗大大降低，成本下降。
蒸汽轮机温度不超过90C，可以采用廉价的塑料叶轮，制造成本降低。
可以供热或制冷。
缺点：
装置设备较多。

以上计算的结果，有可能证明了下面的能源政策是正确的：
风电第1，水电第2，太阳能第3。

可以把核电的投资转移到风电和水电上，并增加风电设备制造商的数量，通过市场竞争，进一步降低风电设备制造和安装成本。

uesoft

你的观点是对的。风能应该会影响地球自转。至于影响的幅度，你应该可以给出答案。希望你贴在这里。我不熟刚体动力学。
我基本上认为，至尊仙是设计微型涡轮机或燃涡机机械部分的较佳人选。还需要去电机论坛找做电机设计的人。

[ 本帖最后由 uesoft 于 2011-4-7 17:43 编辑 ]

通流

我基本上认为，至尊仙是设计微型涡轮机或燃涡机机械部分的较佳人选。
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还真的是物以类聚。

shirazbj

招安？

至尊仙

死鸭子，别人说什么先甭管，我真见不惯你这猪像，有本事去把我给你留的那些作业做完，说风凉话算那门子本事。

[ 本帖最后由 至尊仙 于 2011-4-7 23:13 编辑 ]

uesoft

“全球风能可利用资源量为72万亿千瓦。即使只成功利用了其中的20%，依然相当于世界能源消费量的总和或电力需求的7倍。”

按斯坦福大学的数据推算，2004年全球装机量为720亿千瓦*20%/7=20.6亿千瓦。2004年中国装机容量4.4亿千瓦占世界的21%，这似乎不太可能，估计斯坦福大学给出的全球总功率数值有错误。
这一句真正的含义是：
“全球风能可利用资源量为72万亿瓦,相当于世界电力需求的7倍。即使只成功利用了其中的20%，依然相当于世界能源消费量的总和。”
“Capturing even a fraction of those 72 terawatts could provide the 1.6 to 1.8 terawatts that made up the world's electricity usage in 2000. Converting as little as 20 percent of potential wind energy to electricity could satisfy the entirety of the world's energy demands”
http://www.in-en.com/power/html/power-1836183665212898.html本处给出的2004年全球总装机容量为40亿千瓦，中国4.4亿千瓦占全球11%，应该是比较准确的。

2010年底6年来中国装机增加了1倍多，为9.62亿千瓦，占全球10%。

中国装机和人均用电量(单位：亿千瓦，kWh)
年份        2004         2005        2010
装机    4.4        5.17        9.62
人均用电1680        ?        3000

占全球比例

http://www.chinavalue.net/Article/Archive/2005/10/18/12367.html

http://finance.jrj.com.cn/2011/01/1710059001272.shtml

[ 本帖最后由 uesoft 于 2011-4-9 14:54 编辑 ]

uesoft

“因而
地球人类可利用的风能大约为We=W*0.7%=2x10^10kW即200亿千瓦。
斯坦福大学的研究结论大约是这个值的3.6倍即720亿千瓦。”

评论：
如果考虑海洋的面积，
地球人类可利用的风能大约为We=W*0.7%*(1+70%/30%)=2x10^10kW*3.33即666亿千瓦。
斯坦福大学的研究结论大约是这个值的1.08倍即720亿千瓦。”
二者差别只有8%。