摘要：随着经济的不断发展，我国的科技在不断的进步，风力致热及其储能是20世纪80年代中后期发展起来的新技术，在生活供暖和农林牧副渔业生产及其加工过程中有广阔的应用空间。我国风能资源多、分布广，是风能大国，风力发电、风力提水已经得到广泛的应用。我们应对风力致热及其储能技术加大研发力度，不仅要有更多的理论研究，更要提供形式多样的实用的新产品，为节能减排作出新的贡献。
关键词：风力致热；能量转换；储能
1加大风力致热的研究力度
1.1风力致热技术优势显而易见
在风力发电、风力提水已经广泛应用的今天，为什么还要投入人力、财力研究开发风力致热及其储能技术？首先是因为风力致热的能量转换效率高，其次是风力致热能够容忍风能的随机性、间歇性和波动性，对风况变化的适应性强，储热问题简单容易解决，风力致热及其储能装置结构简单成本较低。另外，致热器的功率和转速的关系特性与风力机风轮和转速的关系特性比较接近，容易实现比较合理的匹配。
风力致热的优点显而易见，随着经济社会的发展和人们生活水平的提高，对热能的需求越来越多，开发风力致热技术应用于生活供暖及农业生产等，具有广阔的发展前景。该表的数据来源于：苏亚欣等编著的《新能源与可再生能源概论》187页（化学工业出版社2006年3月出版）；王士荣等编著的《风力提水与风力致热》168页（科学出版社2012年1月出版）：“系统总效率一般可达30%左右，比间接致热装置的总效率高。”李华山等撰写的调研报告《我国风力致热技术研究进展》（太阳能杂志2009年第9期）：“通常风力提水时的效率只有16%左右，发电时的转换效率为30%，而风力致热的转换效率可以达到40%”。来自3处的数据有所不同，可能是由于实验方法不同等原因引起，但并不妨碍风力致热装置总效率高的结论。根据热力学定律，由高品位能量到低品位能量的转换，其理论转换效率可达100%，所以风力机的机械能转换成热能，其理论转换效率可达100%。
1.2用热项目发展前景广阔
在日常生活中的供暖及农林牧副渔业生产及其加工过程中，以热的形式加以利用的能量很多，约占总消耗能量的60%以上。尤其在高纬度地区的秋冬和初春季节，需用的热能更多。在高纬度地区的秋冬和初春季节往往是风力比较旺盛的时期，把风能转换成热能加以利用，能充分利用这些丰富的风力资源。据不完全统计农村利用热能的总量已经达到农村能源消费总量的60%以上。我国农村能源消费总量接近全社会能源消费总量的10%，也就是农村利用热能的总量约为全社会能源消费总量的6%。2013年我国全社会能源消费总量为36亿t标煤，其中农村热能消费2.16亿t标煤，这是一个不小的数字。可见，利用风力致热可以节省大量化石燃料，可以减少大量CO2等温室气体和有害物质的排放，对缓解能源和环境压力意义重大。
1.3我国风能可利用资源多
风能是空气的动能，是指风所负载的能量，风能的大小决定于风速和空气的密度。但风作为一种能量资源来开发利用，必须具备3-20m/s风速，相当于3～9级风力。低于3m/s时，它的能量太小，没有利用价值；风速大于20m/s时，对设备的破坏性大，很难利用。风能功率密度在50W/㎡左右时，一般不能利用。我国可利用的风力资源区域占全国国土面积的76%，所以在我国风能利用的潜力巨大，前景广阔。特别是我国的三北（东北、华北、西北）地区风力资源丰富。风能功率密度在200～300W/㎡以上，有的地方可达500W/㎡以上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆可利用小时数在5000h以上，有的地区可达7000h以上。我国沿海及其岛屿风力资源也十分丰富，年有效风能功率密度在200W/㎡以上，有的地区可达500W/㎡以上，可利用小时数约在7000～8000h。风力资源十分丰富，应加大开发利用的力度。
2风力致热及其储能技术
2.1风力致热
风力致热主要有液体搅拌致热、液体挤压致热、固体摩擦致热和涡电流法致热4种。另外还有液体耦合器式致热、电热致热、压缩空气致热、热泵等致热方式。目前研究较多的液体搅拌致热和液体挤压致热技术简介如下。（1）液体搅拌致热。液体搅拌致热是在风力机的转轴上装一个搅拌转子，转子上有叶片，将搅拌转子置于装满液体的搅拌罐内，罐的内壁上也装有叶片为定子。当风力机带动转子叶片转动时，转子搅拌液体，液体在转子叶片、定子叶片及容器壁之间形成涡流；并不断撞击、摩擦，将机械能转化为热能，提高液体温度。当罐内的液体达到所需温度时，用冷的液体将热的液体送入热水容器中储存备用，从而得到所需的热能。液体搅拌致热器容易制造，无易磨损件，对载热介质无严格要求，可以用普通的水作为介质。在整个工作过程中，将投入的能量全部转换为热能，能很好地与风力机输出功率特性相匹配，功率系数大。（2）液体挤压致热。这是一种利用油压泵和阻尼孔相配合获得能量的方式。风力机驱动油压泵旋转，把机械能转换为油的压力能，使获得压力能的油从狭小的阻尼孔高速喷出，高速喷出的油与尾流管中的低速油相冲击。油液高速通过阻尼孔时，由于分子间互相冲击，摩擦而加速分子运动，油液的动能变成热能，油温上升。
2.2储能技术
风力致热的原动力来自风，其致热量完全取决于当地当时的风况。而风力资源有季节性变化，分布不均匀。风力致热器的年有效利用时间由自然规律决定，在风速过大、过小或无风的情况下都不能工作。风速小的时候，可能出现致热功率不足的问题。风速过大时，可能导致设备损坏。因此要想将风力致热产生的热能大规模应用于生活供暖和农业生产，就必须进行热能的储存，以备风力致热器不能正常工作或无风时使用。此外，风能与太阳能联合致热可以解决风力分布不均匀的问题，减少风力致热系统储热装置的投资。风能和太阳能虽然取之不尽、用之不竭、清洁、可再生，但这都是自然过程形成的能量，具有随机性、间歇性和波动性。由于风能实质是由太阳能生成的，它们之间就具有了天然的互补性。特别是我国的三北地区，冬春两季风力大，夏秋两季太阳辐射强。风能和太阳能联合应用与致热，基本上可以克服由于风能的季节性变化而造成的能量不均衡的缺陷，利用率高，工作时间长，节能效果比一般系统更显著。热能储存主要有显热储存、潜热储存和化学储存3种方式。显热储存是所有热能储存方式中原理最简单、技术最成熟、材料来源最丰富、成本最低廉的一种。显热储存又可以分为液体显热储存和固体显热储存两类。液体显热储存的多种材料中，水是最常用的，常用于低温储热。固体显热储存的材料有岩石、土壤、氧化镁、氧化铝、铁等，它们都可以作高温显热储存材料。潜热储存也称相变储存，物质从固态转为液态，由液态转为气态，或由固态直接转为气态时，吸收相变热，逆过程时，则释放相变热。化学储存是利用化学反应热的储热方式。
3结语
综上所述，对于风力发电系统的有效运行而言，其在当前确实已经表现出了较为理想的作用优势，为了较好提升其整体作用价值，从储能环节入手进行优化，提升其储能效果可以说是必不可少的重要条件，其需要详细分析风力发电储能需求，促使其相关储能技术的运用较为适宜可行，降低各类问题事故发生几率。
参考文献：
[1]李华山，冯晓东，刘通调研报告《我国风力致热技术研究进展》，太阳能杂志社.2008.9.
[2]苏亚欣，毛玉如，赵敬德《新能源与可再生能源概论》，化学工业出版社.2006.3.
论文作者:刘同飞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/8/21
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