风力发电是新能源发电中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化前景的发电方式。大力发展风电,保护我国能源安全和大气环境成为时下人们关注的热点。在今年的“两会”上,全国政协委员、内蒙古自治区政协副主席、内蒙古大学许柏年教授提出了关于加快风电发展的提案。 日前,记者就有关问题采访了许柏年教授。
记者:能源与环境的可持续发展是经济发展的关键。请您从这两方面简单介绍一下当前我国能源的发展状况。
许柏年:我国经济发展已进入新一轮重工业化时期,能源、原材料和制造工业增长速度加快导致经济消耗弹性系数不断扩大。中国地质科学研究院发布的报告中指出,除煤炭外,我国主要矿产资源都已告急。能源问题引发的中国经济增长成本将加大,必须高度重视我国的能源安全问题。
而我国能源品种构成中,优质能源比例很低。目前,煤炭消费量已占我国一次能源消费总量的75%以上,近乎世界同类平均值的3倍。每年由此产生的粉尘和二氧化硫的排放量十分惊人。
记者:大力开发风能资源能缓解能源和环境压力。目前国际、国内风电的发展状况如何,我国开发风能的条件如何?
许柏年:风力发电近年来在国际、国内得到了长足发展。1996年至2002年世界风电装机总容量由607万千瓦增至3204万千瓦,平均年增长31%,风电电量已达世界总电量的0.4%。据国际能源署预测,2010年风电总装机5500万千瓦,2020年1.12亿千瓦,其发电量占世界总发电量的1%。我国并网风电场总装机容量2002年达46.8万千瓦,风电机组已初步实现国产化,2002年国产机组占当年新增装机容量的42%,累计市场份额达11%。预计总装机容量2020年可达约2000万千瓦,占全国发电总装机的2%,发电量约占1%。
目前,我国已具有良好的风能开发条件:
风力资源分布广。据中国气象科学研究院测算,全国陆地风能资源总储量约32.26亿千瓦,实际可供开发的有2.53亿千瓦。如把海上风能估计在内,可达10亿千瓦以上。
风力发电符合可持续发展原则。风能作为永不枯竭的能源,大大超过水流能量,也大于固体、液体燃料能量的总和。据专家估计,2020年我国风力发电总装机容量可达2000万千瓦,在电力能源结构中占2%,相当于每年减少使用5495万吨原煤和2748万吨原油。
风力发电技术比较成熟,可大规模开发。目前,国内企业已能生产600千瓦风电机组的各种关键部件,价格比进口机组低得多。在2002年新增容量中,国内企业生产的机组已占42%。风电建设周期短,应急性较好。
记者:目前我国发展风电还存在哪些问题?
许柏年:一是发展速度缓慢。2002年,我国风电总装机容量只占世界容量的15%,排名第10位。到2003年6月,全国风电场装机台数为960台,装机容量仅为494765千瓦。二是对开发利用风能的战略意义认识不足,长期没有纳入政府议事日程,多次规划目标落空,没有采取强有力的措施补救,缺少必要的资金支持和完整的激励政策。从国外经验看,政府支持是发展风电产业的关键。三是相关技术及标准滞后,基础研究滞后和企业科技投入资金有限两大难题没有显著改观。目前国外风力发电机设计行业已普遍运用现成软件,对产品的变型设计和系列发展极为有利,能迅速根据国家、风况、地质、气候的不同做出修改,在竞标时处于有利位置。另外国外风力发电机行业从整机到零件都有统一标准,国内则严重滞后。
记者:对于我国发展风能发电,您有哪些建议?
许柏年:首先要把发展风电产业纳入国家能源建设规划。建议“十五”计划期间,我国风电场新增装机容量达120万千瓦左右,总装机容量达150万千瓦左右。“十一五”计划期间,全国风电场新增装机容量达350万千瓦,总装机容量达500万千瓦。2011~2020年,全国新增风电装机容量达1500万千瓦,总装机容量达到2000万千瓦。其次还应建立一系列的保障措施。风电设备制造业可比照国家经贸委和国税总局联合颁布的《当前国家鼓励发展的环保产业设备(产品)》通知精神,规定税收和加速折旧政策。风力发电环节的增值税可免征,或比照小水电标准按6%减征。引进关键部件应免征进口关税。建设风电场的贷款期限可延长至15年,国家给予适当贴息。由国家发改委核准风电准入电价,如上网电价仍高于火电,可在全网分摊。
我建议制定《可再生能源法》,把开发利用风能在内的可再生能源纳入法律框架。对全国风能资源进行调查评价,建立数据库,为国内外企业开发利用风能选址和设计提供依据。设立专门机构,负责实施和指导可再生能源的开发利用计划,支持高风险长远研究开发活动和管理指令性援助计划。同时要加快技术标准的引进和实施。要大幅度增加技术投入,政府可从环保费用中拨出一定资金,补充企业开发资金,扶持有关科研机构,鼓励其进行应用研究和基础研究. 风力发电
廖红
风,是一种最常见的自然现象。它时而怒吼于森林之中,时而暴啸于江河湖海。有时也轻轻地翻滚着麦浪,吹抚着旌旗。风的力量,风的作用大家都是知道的。江河里的木船,拉起风帆顺风而去;飘在空中的风筝,乘风而起。风蕴藏着能量,它可以做功。这种能量来自何方?我们怎样才能利用它呢?
太阳光照射在地球的表面上,它使地表的温度升高,地表的空气受热膨胀变轻而往上升。热空气上升后,低温的冷空气横向流入,这种空气的流动就产生了风。
上升的空气因逐渐冷却变重而降落,由于地表温度较高又会加热空气使之上升,这种上对流也会形成风。由此可见,风的能量是来自太阳的。太阳辐射出来的光和热是地球上风形成的源泉。
我国是利用风能最早的国家。早在二千多年前,就有风力驱动的帆船的水面航行。明代开始应用风力车灌溉农田,并出现了用了农副产品加工的风力机械。
在国外,风车也有悠久的历史,风车最早在波斯出现时,据说只是宗教用的风动法轮。古代埃及人早就知道用风车碾磨粮谷。据说风车是由阿拉伯人传到欧洲的。风车在12-19世纪是欧洲广为使用的动力机械。1840年,仅苏格兰和威尔士就有1万多架风车,荷兰则有8000架左右,它们多用于工农业生产,如碾米、拉锯、起重、汲水和造纸等。荷兰低于海于地面的地区和英格兰沼泽地,就有数千架专用排水风车。至今,荷兰风光中仍少不了屹立在田野间的古老风车。
18世纪发明了蒸汽机,风车的地位逐渐下降。到了19世纪下半叶,风车重新派上用场。在美国西部,轶路公司的风车用来抽汲地下水供机车使用,居民用其抽水灌溉和饮用。后来,又有人利用风力发电。20世纪30年代,小型风力发电机在美国已很普遍,直到50年代中期,美国公司已出售了数以千计的风车发电机,但发电量都很小,只够一户人家使用。
到70年代,能源危机使风车再度盛行起来。风车叶片形状也有很多变化,发电量也有所增加。
风是一种永不枯竭的能源。地球上的风能大大超过水流的能量,也大于固体燃料和液体燃料能量的总和。
在各种能源中,风能是利用起来比较简单的一种,它不同于煤、石油、天然气、需要从地下采掘出来,运送到火力发电厂的锅炉设备中去燃烧;也不同于水能,必须建造坝,来推动水轮机运转;也不像原子能那样,需要昂贵的装置和防护设备,而风能的利用由于简单,而且机动灵活,因此有着广阔的前途。特别是在缺乏水力资源、缺乏燃料和交通不方便的沿海岛屿、山区和高原地带,都具有速度很高的风,这是很宝贵的能源,如果能利用起来发电对当地人民的生活和生产都会很有利的。
风力发电
风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面……。现在,人们感兴趣的,首先是如何利用风来发电。
风是一种潜力很大的新能源,人们也许还记得,十八世纪初,横扫英法两国的一次狂暴大风,吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船,并有数千人受到伤害,二十五万株大树连根拔起。仅就拔树一事而论,风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦;一马力等于0.75千瓦)的功率!有人估计过,地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦,几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此,国内外都很重视利用风力来发电,开发新能源。
利用风力发电的尝试,早在本世纪初就已经开始了。三十年代,丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术,成功地研制了一些小型风力发电装置。这种小型风力发电机,广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用,它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。不过,当时的发电量较低,大都在5千瓦以下。
目前,据了解,国外已生产出15,40,45,100,225千瓦的风力发电机了。1978年1月,美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的200千瓦风力发电机,其叶片直径为38米,发电量足够60户居民用电。而1978年初夏,在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置,其发电量则达2000千瓦,风车高57米,所发电量的75%送入电网,其余供给附近的一所学校用。
1979年上半年,美国在北卡罗来纳州的蓝岭山,又建成了一座世界上最大的发电用的风车。这个风车有十层楼高,风车钢叶片的直径60米;叶片安装在一个塔型建筑物上,因此风车可自由转动并从任何一个方向获得电力;风力时速在38公里以上时,发电能力也可达2000千瓦。由于这个丘陵地区的平均风力时速只有29公里,因此风车不能全部运动。据估计,即使全年只有一半时间运转,它就能够满足北卡罗来纳州七个县1%到2%的用电需要。
怎样利用风力来发电呢?
我们把风的动能转变成机械能,再把机械能转化为电能,这就是风力发电。风力发电所需要的装置,称作风力发电机组。这种风力发电机组,大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。
风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件,它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时,桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻,目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。
由于风轮的转速比较低,而且风力的大小和方向经常变化着,这又使转速不稳定;所以,在带动发电机之前,还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱,再加一个调速机构使转速保持稳定,然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率,还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。
铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高,为的是获得较大的和较均匀的风力,又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况,以及风轮的直径大小而定,一般在6-20米范围内。
发电机的作用,是把由风轮得到的恒定转速,通过升速传递给发电机构均匀运转,因而把机械能转变为电能。
多大的风力才可以发电呢?
一般说来,3级风就有利用的价值。但从经济合理的角度出发,风速大于每秒4米才适宜于发电。据测定,一台55千瓦的风力发电机组,当风速每秒为9.5米时,机组的输出功率为55千瓦;当风速每秒8米时,功率为38千瓦;风速每秒为6米时,只有16千瓦;而风速为每秒5米时,仅为9.5千瓦。可见风力愈大,经济效益也愈大。
在我国,现在已有不少成功的中、小型风力发电装置在运转。
我国的风力资源极为丰富,绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上,特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿,平均风速更大;有的地方,一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区,发展风力发电是很有前途的。
风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽,用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带,因地制宜地利用风力发电,非常适合,大有可为。
(责任编辑:戴金胜) |