安郁濱

【摘 要】 風能是一種清潔能源，是可再生的綠色能源。自古以來人類就有對風能的利用，但是受制于技術水平導致利用效率低下，被常規(guī)能源長期占據(jù)主導地位。直到風電的開發(fā)，風能的利用才具備可以大規(guī)模推廣的條件。然而在風電的開發(fā)過程中，出現(xiàn)了能量轉化穩(wěn)定性差、環(huán)境保護矛盾等諸多問題。部分地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了棄風限電的現(xiàn)象，值得重視。提出應從技術升級、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、協(xié)調(diào)發(fā)展等方面入手促進風電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

【關鍵詞】 風能 利用 現(xiàn)狀 問題 發(fā)展 建議

從根本上來講，地球上的能源都來自于太陽能，風是一種由太陽輻射熱在地表產(chǎn)生的溫差引起的大氣對流現(xiàn)象，風能就是太陽能轉化而來的。據(jù)報道，全球可利用的風能大約為2X107MW，比可開發(fā)利用的水能總量要大10倍。因此風能的開發(fā)利用是非常有潛力的。

風能利用的歷史悠久，中國是有史記載最早利用風能的國家。公元前數(shù)世紀已有利用風力提水，其后灌溉、磨面、舂米、風帆船等利用越來越廣泛。宋代的風車應用達到全盛，流行其時的垂直軸風車一直沿用到現(xiàn)在。國外對風能的利用也較早，多使用風車來完成各項工作。堂吉訶德和風車的故事更是讓沒有接觸過風車的人對風車充滿了好奇。如果不是蒸汽機的出現(xiàn)，風車的使用也許會產(chǎn)生另外一種文明。風車之所以被蒸汽機打敗，是因為兩者對能源的利用效率上有天壤之別。風是一種自然現(xiàn)象，是一種不受控制的能源來源，受自然條件約束過多。因此數(shù)千年來風能技術發(fā)展緩慢，而煤炭、石油的利用卻迅猛發(fā)展。但是煤炭石油資源對人類生活來講是不可再生的，資源日趨匱乏，壓力隨之而來。同時，傳統(tǒng)能源的利用伴隨著的是巨大的環(huán)境污染，中國的首都北京霧霾日益嚴重，其他的多數(shù)大城市也環(huán)境惡化，人類社會迫切需要轉型。而科學技術的進步也保證人類可以對其他的能源進行利用。風能就是其中較突出的一種，作為一種無污染、可再生的“新”能源發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

1 風能利用的現(xiàn)狀

風能利用，主要是采用風力發(fā)電技術，將風能轉化為電能。電能是人類社會現(xiàn)代化的必須能源，現(xiàn)在主要依靠火電、水電，已經(jīng)面臨著資源匱乏、環(huán)境惡化等雙重壓力，所以風力發(fā)電的意義巨大。風電行業(yè)的真正發(fā)展始于1973年石油危機，美國、西歐等發(fā)達國家為尋求替代化石燃料的能源，投入大量經(jīng)費，用新技術研制現(xiàn)代風力發(fā)電機組，80年代開始建立示范風電場，成為電網(wǎng)新電源。在過去的幾十年里，風電發(fā)展不斷超越其預期的發(fā)展速度，一直保持著世界增長最快的能源地位。在發(fā)達國家，風能作為一種高效、清潔的新能源日益受到廣泛重視。早在1974年美國就開始實行聯(lián)邦風能計劃，對國家的風能資源進行評估，研究相關的社會和環(huán)境問題，改進風力機的性能，降低造價等。目前美國已成為風力機裝機容量最多的國家。在瑞典、荷蘭、英國、丹麥、德國、日本、西班牙等國家，也根據(jù)各自的情況制定了相應的風力發(fā)電計劃。丹麥在1996年的能源計劃中，將能源遠景規(guī)劃擴展到2030年，提出屆時風電比重將達到50%；歐洲風能協(xié)會與綠色和平組織在2002年發(fā)表的一份題為《風力12（WINDFORCE 12）》報告中提出，2002年風電要占世界電量的12%，而歐洲很有可能要占到20%[1]。

我國位于亞洲大陸東南、瀕臨太平洋西岸，季風強盛。據(jù)國家氣象局估計，全國風力資源的總儲量為每年16億kw，近期可開發(fā)的約為1.6億kw，內(nèi)蒙古、青海、黑龍江、甘肅等省風能儲量居我國前列，年平均風速大于3m/s的天數(shù)在200天以上。薛桁[2]等根據(jù)全國900余個氣象臺站實測資料作出的多年年平均風能密度分布圖，首次完整細致地估算出各省及全國離地面10m高度層上的風能資源儲量，我國的風能資源總貯量為32.26×1011W，實際可開發(fā)量為2.53×1011W。從而從理論上進一步證實了我國風能資源具有巨大的開發(fā)潛力。我國風力機的發(fā)展，在50年代末是各種木結構的布篷式風車，到60年代中期主要是發(fā)展風力提水機。70年代中期以后風能開發(fā)利用列入“六五”國家重點項目，得到迅速發(fā)展。進人80年代中期以后，我國先后從丹麥、比利時、瑞典、美國、德國引進一批中、大型風力發(fā)電機組。在新疆、內(nèi)蒙古的風口及山東、浙江、福建、廣東的島嶼建立了8座示范性風力發(fā)電場。1992年裝機容量已達8MW。新疆達坂城的風力發(fā)電場裝機容量已達3300kw，是全國目前最大的風力發(fā)電場。至1990年底全國風力提水的灌溉面積已達2.58萬畝。1997年新增風力發(fā)電10萬kw。目前我國已研制出100多種不同型式、不同容量的風力發(fā)電機組，并初步形成了風力機產(chǎn)業(yè)。盡管如此，與發(fā)達國家相比，我國風能的開發(fā)利用還相當落后，不但發(fā)展速度緩慢而且技術落后，遠沒有形成規(guī)模。我國應在風能的開發(fā)利用上加大投入力度，使高效清潔的風能在我國能源的格局中占有應有的地位。

2 風能利用存在的突出問題

作為一種新能源的利用，在人類社會習慣于使用常規(guī)能源的幾百年的慣性下，仍然面臨著諸多問題。一方面是行業(yè)發(fā)展社會環(huán)境問題比較突出，比如目前在風能發(fā)電項目特許權經(jīng)營招標實踐中企業(yè)之間的惡性競爭，企業(yè)紛紛亮出了大大低于成本的“跳樓價”。企業(yè)之所以愿意這樣做的原因在于“多年來摸透了國家產(chǎn)業(yè)政策的脾氣，認為拿到項目苦熬到全行業(yè)虧損后，國家會再次調(diào)整風力發(fā)電定價的辦法，那時就變得有利可圖了”[3]。還有頻頻出現(xiàn)的風機產(chǎn)能過剩、棄風限電等等，這類問題主要要從國家政策層面解決。另一方面，風能發(fā)展還面臨著諸多其他制約因素。

2.1 風能的不可控制性導致了利用的困難較大

由于風的特殊性，決定了人類生活的聚集地是盡量避開風力資源豐富地區(qū)的，從而必然導致風力資源豐富地區(qū)和用電高峰地區(qū)的錯位布局。由于風的不穩(wěn)定性，風力發(fā)電對電網(wǎng)運行要求有較高的要求。而傳統(tǒng)電網(wǎng)主要是根據(jù)穩(wěn)定的火電設計建造的，對電能的不穩(wěn)定性準備不足，因此風電受制約非常明顯。從影響上看，主要存在三個方面的問題。一是加大了電網(wǎng)調(diào)度難度；由于布局錯位，電力調(diào)度要求較高，給本就基礎建設薄弱的電網(wǎng)系統(tǒng)造成巨大的壓力。二是降低了電能質(zhì)量；由于風力的不穩(wěn)定性導致所轉化的電能質(zhì)量下降。三是挑戰(zhàn)電網(wǎng)安全；由于基礎設施限制，電網(wǎng)對風能發(fā)電的特殊性沒有準備，安全性不能充分保障。遲永寧[4]等研究結果表明大規(guī)模的風電接入可能會使電網(wǎng)出現(xiàn)線路傳輸功率越限、短路容量增加及電力系統(tǒng)穩(wěn)定性發(fā)生變化等問題。由于面對諸多限制因素且沒有有效的解決手段，近年來西北地區(qū)多發(fā)的棄風限電就是這種影響下的極端產(chǎn)物。