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Published byJohanne Bjerre Modified 5年之前
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Welcome Everybody Ng Ho Lun (Roland) Chan Wai San (Winston)
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大綱 使用風力發電的原因 -能源危機 -現有發電方法帶來的問題 不同地區可再生能源的趨勢 風力發電的優勢 建設風力發電站的位置 數學模型
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香港也用風力發電?
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為何要用風力發電???
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香港現時使用的能源: - 主要以燃燒化石燃料 (例如煤、石油和天然氣)來發電
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化石燃料並非用之不竭
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化石燃料還有多久會被耗用呢?
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根 據 美 國 能 源 局 估 計 , 化 石 燃 料 的 耗 用 情 況 如 下 : 能源種類 估計存量 估計耗盡需時 (單位:年)
估計可用量: 中期(2007 – 2017) 估計可用量: 長遠(2017 – 2047) 石油 10,529 兆桶 41 中等 低 天然氣 146 兆立方米 63 中等至高 煤 9,842 兆噸 218 高
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不良的影響 更甚者, 燃燒化石燃料對地球及人類產生不良的影響: ---全球暖化 ---產生空氣污染物(例如: 二氧化硫) ---損害經濟發展
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其他能源 風能 有見及此, 全球除了節約能源之外, 還要尋求其他的能源資源:
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其他能源 2. 水能
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其他能源 3. 太陽能 And so on.
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可再生能源 ---由天然過程產生並可不斷補充的能量 ---環保
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有關可再生能源的政策 國家/地區 佔總發電量 目標年份 法國 21% 2010 德國 20% 2020 日本 11% 中國 10% 香港
3% 2022
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香港可採用風力發電。
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風力發電的優點: 可再生的潔淨能源 建設周期短 裝機規模靈活 可靠性高 造價低 運行維護簡單
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風力發電站應建在哪裡呢?
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將軍澳 香港天文台監測站
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資料精確度不足!
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功率 風速
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例子: 以此例子, 風速相差 1m/s, 所產生的功率只及當中的 60%。
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數學模型 Mathematical Model
需要更精確的資料!!! 數學模型 Mathematical Model
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例如: 風速 風向…
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甚麼是數學模型? 數學結構 對象: 香港的風能 目的: 全香港的風力場分佈 作用: 解釋、預測、提供最優决策
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例子: 牛頓第二定律 F = m a 力 加速度 運動
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風 空氣的流動 氣壓的不同 溫度的不同
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風力場的分佈 數學模型 較為複雜 涉及流體力學的知識
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微分方程 初始條件 邊界條件 Initial Conditions Boundary Conditions
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甚麼是初始條件呢?
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例子: ---B和C是常數 ---要求出B和C,就要提供初始條件:
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地面數據 (資料由地政署提供) 地形高度
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土地用途: -地面參數包括: (1)地面平滑度 (2)反照率 (3)土壤熱流量參數 (4)植物覆蓋面積指數
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(B)高空氣象監測資料 (1)風速 (2)風向 (3)氣溫 (4)氣壓 (5)高度 由天文台每天收集兩次 8:00am 及 8:00pm
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高空氣象監測資料 8:00am 1 March (UTC + 0) Pressure
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高空氣象監測資料 8:00pm 1 March (UTC + 0) Pressure
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(C)地面氣象監測資料 由天文台每小時收集一次 全港共有四十多個監測站
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地面氣象監測站收集資料包括: (2) 風向 (3) 氣溫 (4) 氣壓 (5) 高度 (6) 雲量 (7) 相對濕度 (8) 降雨量
(1) 風速 (2) 風向 (3) 氣溫 (4) 氣壓 (5) 高度 (6) 雲量 (7) 相對濕度 (8) 降雨量
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數學模型 (mathematical Model)
地面數據資料 高空氣象監測資料 地面氣象監測資料
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Distribution of surface stations and sounding stations
Surface weather station Sounding data
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模擬香港的風力場
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測試的精確度 比較以下三個站的模擬結果和實際錄得的監測結果 大帽山 (TMS) 西貢 (SKG) 長洲 (CCH)
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大帽山 (風速) 大帽山 (風向)
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西貢(風速) 西貢(風向)
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長洲(風速) 長洲(風向)
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鳴謝 香港科技大學數學系 ---Prof. Jimmy Fung ---Mr. Steve Yim 香港科技大學物理系
---Prof. Micheal Wong ---Mr. Jack Lee 香港科技大學教學促進中心 ---Miss Christine Chow
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完
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