第三節(jié)　取之不盡的能源——風(fēng)能

認(rèn)識風(fēng)能

風(fēng)是地球上的一種自然現(xiàn)象，它是由于太陽輻射造成地球各部分受熱不均勻，而引起的大氣流動形成風(fēng)所產(chǎn)生的能量。據(jù)估計到達(dá)地球的太陽能中雖然只有大約3%轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風(fēng)能約為2．74×10¹²kW，其中可利用的風(fēng)能為2×10¹⁰kW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。

人類對風(fēng)能的利用可以說是源遠(yuǎn)流長，從遠(yuǎn)古時期的鼓帆行船，到風(fēng)車的出現(xiàn)，再到風(fēng)力發(fā)電，都是人類對風(fēng)能這種取之不盡、用之不竭的“空中隱形能源”的合理使用。風(fēng)力發(fā)電是現(xiàn)代風(fēng)能利用的主要方向，丹麥?zhǔn)鞘澜缟献钤缋蔑L(fēng)能的國家，是目前僅次于美國和墨西哥的第三號風(fēng)力發(fā)電大國。現(xiàn)在最具商業(yè)價值的是建立風(fēng)力發(fā)電場，即將幾十臺或幾百臺甚至上萬臺發(fā)電機(jī)組成風(fēng)力發(fā)電機(jī)群。美國、英國、荷蘭、意大利、德國等都建立了具有一定規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電場。

我國是一個季風(fēng)盛行的國家，風(fēng)力資源十分豐富。近十幾年來，我國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展也很迅速，目前約有百萬瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)3萬余臺在內(nèi)蒙、甘肅、青海等地運(yùn)行，還有一些10kW級以下的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，主要用于牧區(qū)、海島、哨所、高山氣象站及偏僻農(nóng)村的生活用電和少量生產(chǎn)用電。

風(fēng)能利用的優(yōu)勢和困難

風(fēng)能的利用與其他能源相比，既有其明顯的優(yōu)點(diǎn)，又有其局限性。風(fēng)能的優(yōu)越性可歸納為下面五點(diǎn)。

①可利用的風(fēng)能巨大。一般的5級風(fēng)吹到物體表面上的力，每平方米面積上約有100N的力，9級大風(fēng)可達(dá)500N左右，而臺風(fēng)競可高達(dá)2000N以上。洶涌澎湃的海浪，就是被風(fēng)激起的，它更是蘊(yùn)含著巨大的能量。

②開發(fā)利用風(fēng)能的設(shè)備簡單，投資少，成本低，便于普及和管理。風(fēng)力發(fā)電場建設(shè)工期短，單臺機(jī)組安裝僅需幾周，從土建、安裝到投產(chǎn)，只需半年至一年時問，是煤電、核電和水電無可比擬的。投資規(guī)模靈活，有多少錢裝多少機(jī)。

③風(fēng)力發(fā)電非常安全，它是一種干凈的可再生能源。不像其他電站那樣產(chǎn)生有害物質(zhì)污染環(huán)境。另外，它還可以變害（風(fēng)災(zāi)）為寶，減少沙塵暴，降低荒漠化速度。

④風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性日益提高，發(fā)電成本已接近煤電，低于油電與核電，若計及煤電的環(huán)境保護(hù)與交通運(yùn)輸?shù)拈g接投資，則風(fēng)電經(jīng)濟(jì)性將優(yōu)于煤電。

但風(fēng)能的使用與開發(fā)也遇到許多困難。

①風(fēng)能的能量密度低，是風(fēng)能利用的一個重要缺陷。由于風(fēng)能來源于空氣的流動，而空氣的密度是很小的，因此風(fēng)力的平均能量密度也很?。ㄖ挥兴Φ膌／816），風(fēng)力發(fā)電場的裝機(jī)容量都不太大，給其利用帶來一定的困難。

②由于氣流瞬息萬變，風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)力大小多變，因此風(fēng)的脈動、日變化、季變化以至年際的變化都十分明顯，波動很大，極不穩(wěn)定。

③由于地形的影響，各地區(qū)的風(fēng)力資源差異非常明顯。

我國的風(fēng)能資源

我國幅員遼闊，海岸線長，風(fēng)能資源比較豐富。我國風(fēng)能資源較大區(qū)域如下。

①東南沿海及其島嶼，為我國最大的風(fēng)能資源區(qū)。

②內(nèi)蒙古和甘肅北部。為我國次大風(fēng)能資源區(qū)。這一地區(qū)，終年在西風(fēng)帶控制之下，而且又是冷空氣入侵首當(dāng)其沖的地方，這一地區(qū)的風(fēng)能密度，雖較東南措海為小，但其分布范圍較廣，是我國連成一片的最大風(fēng)能資源區(qū)。

③黑龍江和吉林東部以及遼東半島沿海，風(fēng)能也較大。

風(fēng)力發(fā)電

國際上利用風(fēng)力發(fā)電是20世紀(jì)發(fā)展壯大起來的。多年來，風(fēng)能技術(shù)發(fā)展緩慢，也沒有引起人們足夠的重視。但自1973年世界石油危機(jī)以來，在常規(guī)能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下，風(fēng)能作為新能源的一部分才重新有了長足的發(fā)展。風(fēng)能作為一種新的、安全可靠的、可再生的、干凈的能源而受到國際上風(fēng)資源豐富國家的關(guān)注與大規(guī)模開發(fā)。特別是對沿海島嶼，交通不便的邊遠(yuǎn)山區(qū)，地廣人稀的草原牧場，以及遠(yuǎn)離電網(wǎng)和近期內(nèi)電網(wǎng)還難以達(dá)到的農(nóng)村、邊疆等，有著巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＷ鳛榍鍧嵉目稍偕茉矗L(fēng)力發(fā)電是目前新能源領(lǐng)域中技術(shù)最成熟、最具規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一。近年來，世界風(fēng)電裝機(jī)容量以年均30%以上的速度快速增長。大中型風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，已經(jīng)成為世界風(fēng)能利用的主要形式，隨著并網(wǎng)機(jī)組需求的持續(xù)增長，生產(chǎn)量上升，機(jī)組更新?lián)Q代，單機(jī)容量提高，機(jī)組性能優(yōu)化，故障降低，生產(chǎn)成本下降，風(fēng)電已接近與常規(guī)能源競爭的能力。目前，世界上風(fēng)電總裝機(jī)容量約為7000MW，美國最多，約有1700MW。

我國風(fēng)力發(fā)電在20世紀(jì)80年代開始發(fā)展，初期大多是獨(dú)立運(yùn)行戶用百瓦級風(fēng)電機(jī)組，安裝在邊遠(yuǎn)、孤立無電地區(qū)供農(nóng)牧民使用。進(jìn)入80年代中期以后，我國先后從丹麥、比利時、瑞典、美國、德國引進(jìn)一批中、大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。在新疆、內(nèi)蒙古的風(fēng)口及山東、浙江、福建、廣東的島嶼建立了8座示范性風(fēng)力發(fā)電場。新疆達(dá)坂城的風(fēng)力發(fā)電場（見下圖）是全國目前最大的風(fēng)力發(fā)電場。

新疆達(dá)坂城風(fēng)力發(fā)電場

近年來，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組引入我國，多臺風(fēng)電機(jī)組安裝在風(fēng)資源豐富地區(qū)組成風(fēng)電場，接人地區(qū)電網(wǎng)供電。據(jù)2004年8月新華社消息，在風(fēng)能資源極為豐富的內(nèi)蒙古自治區(qū)，加拿大埃伏隆電力股份有限公司與內(nèi)蒙古二連浩特市簽約，擬投資12億美元，在2008年前建成一個總裝機(jī)容量100萬千瓦的亞洲最大風(fēng)電場。根據(jù)政府提出的最新風(fēng)電發(fā)展目標(biāo)，到2020年全國風(fēng)電裝機(jī)容量要達(dá)到2000萬千瓦，目前我國并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)總?cè)萘考s為100萬千瓦，這表明在今后的17年中，年均要新增風(fēng)電裝機(jī)容量100多萬千瓦。