附录 37

第 II 页 本科毕业设计说明书

1 绪论

1。1 课题研究背景及意义

能源是发展的基础，利用能源的方式方法更是与生产力水平密切相关。在没有掌握火之 前可以说人类生产生活没有利用能源，掌握火之后人类通过燃烧木材等来取暖、加热食物。 在之后很长一段时间内，人类逐渐发挥壮大，在世界各地留下了人类的足迹。人类对自然矿 物资源的使用也越来越深入，中国早在商朝就开始了铜器的冶炼，到了战国时期铁器也得到 了广泛利用，这时候的人类已经懂得使用煤来获得更高的加热温度。磁后很长一段时间人类 对于能源的利用都停留在低效率的层次，直到近代以来的第一次工业，瓦特改良了蒸汽 机，人类通过利用蒸汽来推动机器做功，大大解放和发展了生产力，人类的生产生活达到了 一个新的层次。 

但是化石燃料尤其是煤的大量使用造成了严重的空气污染，因为煤是有含有多种元素的 有机化合物和无机化合物的混合体，其中还包含硫、氮等元素。硫、氮氧化物在空气中与水 混合导致酸雨的产生，而酸雨对植被和建筑的伤害是比较大的。 

之后经过第二次工业人类开始大踏步迈进电气时代，此后人类对化石能源的利用逐 渐开始爆发式增长。内燃机的发明导致了汽车的产生，人类的活动半径得到了极大拓展，随 着社会经济的发展，人类汽车保有量越来越大，而汽车尾气正是空气污染重要原因之一。进 入电气时代以来人们的生活基本离不开电。 

尽管现在我们生活在信息时代，但电力依然是整个社会生产生活的重要能量载体。电脑、 智能手机、照明无一不依赖电网的供电。而电力来源十分广泛，按市场份额划分主要有传统 的火力发电、近年来越发成熟的核能发电以及较为环保的水力发电；其中火力发电占据了大 部分的份额并且技术成熟。 

在相对份额较少的新能源发电中，太阳能发展较好，风力发电市场份额一直增加，地热 能因受地域因素限制发展比较平稳，潮汐能的利用技术进步较快，生物质发电已经有了示范 工程。对于太阳能来说主要有两种利用方式：光热和光伏。水力发电和核能发电都可以划分 为新能源发电的范畴，不过以上两种发电技术发展较早且技术较为成熟，市场份额也计较可 观；而以太阳能和风能发电为首的新能源发电目前技术人不是很成熟，在并网问题上依然有 较多问题需要解决，但风能和太阳能的利用依然具有广阔的前景。 

风能作为作为近年来全球努力推动发展的一种新型能源方式，得到了企业和研究机构的

有力响应。各种与风力发电系统相关的技术不断的产生和改进，风能利用市场逐渐的扩大， 这些都表明风能是极具潜力的新能源形式之一，在以后的能源领域发挥重要影响。 

风能是由于气压的不均衡而导致气体流动所具有的能量，本质上来说风能是太阳能的一 个变种，可以说地球上几乎所有的能量来源究其本质都可归因于太阳能；例如化石能源是远 古的动植物的遗体含有的有机质演变而成，而储存在植物体内部的能量是细胞利用叶绿素进 行光合作用将吸收的太阳辐射能转化为化学能存储起来。风力机原理则将空气运动的动能大 部分转化为转动的机械能，然后带动机械或发电机做功或者发电，风力发电是风能利用的重 要形式。   

近些年来风能主要用来解决环境污染和能源紧缺等问题，风力发电技术也一直在不断地 进步，风电的并网容量一直都在提升。相比其他可再生能源，风能主要具有如下几个优势： 单台风力发电机的装机容量持续提升，目前已达兆瓦级，风力发电厂建设时间较短，安装配 套设施速度较快。此外，海上风电具有极大潜力，因为海上的风能稳定且风速较大，近年来 海上风电场的建设及研究是各大风电厂商关注的重点。另外风电场一般建立在荒无人烟的地 区或海上，所以不占用土地，不会对居民的生活造成较大影响。