呂靜

依據(jù)氣象和經(jīng)濟(jì)模型,中美兩國(guó)科學(xué)家計(jì)算出,到2030年,使用風(fēng)能可以滿足中國(guó)日益增長(zhǎng)的能源需求,同時(shí)還能將二氧化碳排放量減少30%。而風(fēng)電分析專家認(rèn)為,期望在幾十年中讓中國(guó)能源全部依賴風(fēng)電是不現(xiàn)實(shí)的

一項(xiàng)由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助,哈佛大學(xué)和清華大學(xué)合作進(jìn)行的研究表明,根據(jù)氣象數(shù)據(jù)而估計(jì)的中國(guó)風(fēng)力發(fā)電潛力,在今后20年中,風(fēng)可以提供一種無(wú)碳的能源,風(fēng)力發(fā)電將可以提供整個(gè)中國(guó)的電力需求。相比之下,若用燃煤火力發(fā)電來(lái)滿足中國(guó)日益增漲的能源需求,每年會(huì)產(chǎn)生35億噸的二氧化碳排放,這個(gè)數(shù)目比整個(gè)歐盟2030年預(yù)計(jì)排放的溫室氣體還多。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院教授邁克爾?麥克羅伊說(shuō):“這個(gè)世界正在苦苦掙扎中探尋如何解決從含碳豐富的燃料轉(zhuǎn)向無(wú)碳能源的問題,全世界都在關(guān)注的是,中國(guó)有什么樣的可替代的辦法?”

風(fēng)能不再是個(gè)“傳說(shuō)”

麥克羅伊和他的同事首次用現(xiàn)有的風(fēng)力資料建立模型來(lái)定量分析中國(guó)的風(fēng)能潛力。為了做到這一點(diǎn),他們將中國(guó)地圖分成許多面積為3335平方公里的小塊,利用最近5年的氣象數(shù)據(jù)生成每塊的風(fēng)力檔案。接著,他們?cè)谀Ｐ椭械拿恳粔K加入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的1.5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(不適宜利用這一模型的地形除外,如陡峭的山丘、茂密的森林以及城市地區(qū)),并估算每一塊的能量產(chǎn)出,最后,通過一個(gè)安裝渦輪機(jī)成本的函數(shù),計(jì)算出風(fēng)能的能源成本。

該模型揭示,在中國(guó),集中在西北部廣闊區(qū)域的能源成本,大都可與政府設(shè)定的價(jià)格接近。根據(jù)預(yù)測(cè),風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者可以發(fā)電6.96 萬(wàn)億度,這個(gè)數(shù)目是中國(guó)目前年耗電量3.4萬(wàn)億度的2倍,相當(dāng)于該項(xiàng)目所估計(jì)的2030年中國(guó)用電總需求量。

在過去的五年中,中國(guó)每年的風(fēng)電裝機(jī)容量都在翻倍,按照2009年的新裝步伐,中國(guó)似乎要取代美國(guó)成為世界上最大的風(fēng)電新裝機(jī)市場(chǎng)。但是研究人員認(rèn)為,中國(guó)幾乎還沒有開始打開挖掘風(fēng)能潛力的大門。

在未來(lái)的十年中,中國(guó)計(jì)劃建設(shè)七個(gè)大型的風(fēng)力發(fā)電基地,按照目前12.2千兆瓦的裝機(jī)容量計(jì)算,中國(guó)已經(jīng)緊緊排在美國(guó)、德國(guó)、西班牙之后,位居世界第四,相當(dāng)于24個(gè)中等規(guī)模的燃煤火力發(fā)電站。但問題是,這些風(fēng)力發(fā)電渦輪機(jī)并非全部與電網(wǎng)連接。事實(shí)上,目前中國(guó)的電力只有0.4%是靠風(fēng)能提供的,大約為3千兆瓦。

麥克羅伊教授則堅(jiān)持認(rèn)為,他雄心勃勃的設(shè)想是可行的,也是值得認(rèn)真考慮的。

“難以捉摸”的風(fēng)能

賈斯汀?吳是倫敦一家叫做“新能源金融”的行業(yè)研究公司的風(fēng)電分析師,他說(shuō),裝機(jī)容量與風(fēng)電產(chǎn)生之間的差距絕不是無(wú)足輕重的,要將風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)相連是非常困難和昂貴的,因?yàn)轱L(fēng)是時(shí)斷時(shí)續(xù)的,這會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成壓力,他認(rèn)為這項(xiàng)研究沒有考慮到,為了克服這一困難電網(wǎng)將需要昂貴的升級(jí)費(fèi)用。

吳說(shuō):“利用現(xiàn)有技術(shù),要讓一個(gè)國(guó)家的能源供應(yīng)全部來(lái)自風(fēng)力是不可能的,因?yàn)闉榱诉m應(yīng)這種風(fēng)力不穩(wěn)定性的影響,需要智能電網(wǎng)技術(shù)有大的進(jìn)步。沒有電網(wǎng)技術(shù)或能源儲(chǔ)存的真正進(jìn)步,根本無(wú)法做到這一點(diǎn)。”

華盛頓的“美國(guó)進(jìn)步”中心智庫(kù)分析師黃立安警告說(shuō),不應(yīng)該太過依賴風(fēng)能,風(fēng)并不是諸如煤炭、天然氣和核電的替代品。黃表示,缺少風(fēng)的情況將會(huì)毀掉這一行業(yè),而風(fēng)大時(shí)由風(fēng)所產(chǎn)生的電還需要儲(chǔ)存起來(lái)以備風(fēng)停的時(shí)候使用,所以,期望這種儲(chǔ)能技術(shù)在未來(lái)幾十年中能夠發(fā)展到讓中國(guó)能源全部依賴風(fēng)電的程度是不現(xiàn)實(shí)的。

麥克羅伊承認(rèn),中國(guó)的電網(wǎng)還需要更智能化、更強(qiáng)大,才能適應(yīng)風(fēng)電的變化性。事實(shí)上,根據(jù)布魯塞爾“全球風(fēng)能理事會(huì)”的資料,中國(guó)不發(fā)達(dá)的輸電系統(tǒng)已經(jīng)是拖延新風(fēng)電場(chǎng)投產(chǎn)的一種障礙。該機(jī)構(gòu)還表示,隨著中國(guó)將風(fēng)電發(fā)展轉(zhuǎn)向風(fēng)力充足的西北邊遠(yuǎn)地區(qū),這個(gè)問題會(huì)更加尖銳,因?yàn)槟抢锏碾娋W(wǎng)比全國(guó)的平均水平要低,而由風(fēng)所產(chǎn)生的電力在送至消費(fèi)者之前必須經(jīng)過更遠(yuǎn)的運(yùn)輸路程。

北京安元易如國(guó)際顧問公司研究主任塞巴斯蒂安?梅耶爾表示,行政和財(cái)政上的挑戰(zhàn)會(huì)與技術(shù)上的一樣艱巨。他說(shuō),如何資助“智能化和平衡的”電網(wǎng)是一個(gè)有待解決的問題。中國(guó)消費(fèi)者每度電費(fèi)中多繳的0.001～0.002元人民幣是用于支持可再生能源綜合利用的費(fèi)用,可是,這些錢卻不夠用于從風(fēng)電場(chǎng)直接接入電網(wǎng)的費(fèi)用。

麥克羅伊說(shuō),中國(guó)已經(jīng)在積極升級(jí)電網(wǎng),用以將邊遠(yuǎn)地區(qū)的水電項(xiàng)目與人口中心區(qū)相連,該過程也可以加速傳輸風(fēng)電場(chǎng)的巨大電力。

電網(wǎng)升級(jí)帶來(lái)的機(jī)遇

中國(guó)已經(jīng)進(jìn)行的大規(guī)模電網(wǎng)升級(jí)措施是在大陸范圍內(nèi)廣泛運(yùn)用高壓直流線路。

布雅尼?安德森是一家英國(guó)咨詢公司的負(fù)責(zé)人,也是超高效直流高壓輸電技術(shù)的專家。他說(shuō):“在實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸?shù)姆桨干?中國(guó)是世界領(lǐng)先的?！?/p>

2009年12月24日,歷時(shí)三年建成的800千伏特高壓直流輸電工程——云南至廣東特高壓直流輸電工程單極800千伏成功送電,樹立起世界直流輸電領(lǐng)域新的里程碑。這標(biāo)志著中國(guó)直流輸電技術(shù)、裝備制造以及電網(wǎng)建設(shè)管理上升到一個(gè)新水平、新臺(tái)階,進(jìn)入世界領(lǐng)先行列。預(yù)計(jì)這種線路在傳輸過程中能比500千伏輸電線少損失能量30%。此外,還有幾條800千伏的線路正在建設(shè)中。

中國(guó)目前的電網(wǎng)升級(jí)也折射出傳輸遠(yuǎn)距離風(fēng)電的需要。安德森表示,最新的傳輸線路是設(shè)計(jì)用來(lái)將西部水電大壩的電力傳到東部大城市,如北京、上海和廣州的。但是,有跡象表明,電網(wǎng)的規(guī)劃者已經(jīng)開始認(rèn)真考慮風(fēng)能的發(fā)展。去年開始建設(shè)的一條750千伏的交流輸電線路,可以傳輸來(lái)自西部甘肅省一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的電力,甘肅的風(fēng)場(chǎng)被稱為“陸地上的三峽大壩”,是政府批準(zhǔn)的6個(gè)大型風(fēng)能項(xiàng)目之一。

科研人員提出,假如能夠運(yùn)營(yíng)30%的平均發(fā)電容量,中國(guó)就可以由風(fēng)電場(chǎng)產(chǎn)出640千兆瓦的電力。平均容量考慮到風(fēng)的變化莫測(cè),有時(shí)發(fā)電多,有時(shí)發(fā)電少,計(jì)算出有多少時(shí)間渦輪機(jī)可望滿負(fù)荷工作。

30%是對(duì)風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的高端估計(jì),事實(shí)上,中國(guó)目前的平均容量在23%～24%,該研究指出,按照目前價(jià)格計(jì)算,該計(jì)劃需要投資 9000億美元。

中美兩國(guó)科學(xué)家聯(lián)合發(fā)出的這項(xiàng)報(bào)告指出:“現(xiàn)在的分析表明,中國(guó)的風(fēng)力資源可以達(dá)到這一目標(biāo),只要中國(guó)政府積極地致力于發(fā)展低碳的未來(lái)?！薄?/p>