風(fēng)能利用存在的問題及發(fā)展建議

安郁濱

【摘 要】 風(fēng)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(duì)風(fēng)能的利用，但是受制于技術(shù)水平導(dǎo)致利用效率低下，被常規(guī)能源長(zhǎng)期占據(jù)主導(dǎo)地位。直到風(fēng)電的開發(fā)，風(fēng)能的利用才具備可以大規(guī)模推廣的條件。然而在風(fēng)電的開發(fā)過程中，出現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)化穩(wěn)定性差、環(huán)境保護(hù)矛盾等諸多問題。部分地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了棄風(fēng)限電的現(xiàn)象，值得重視。提出應(yīng)從技術(shù)升級(jí)、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、協(xié)調(diào)發(fā)展等方面入手促進(jìn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 風(fēng)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(fēng)是一種由太陽輻射熱在地表產(chǎn)生的溫差引起的大氣對(duì)流現(xiàn)象，風(fēng)能就是太陽能轉(zhuǎn)化而來的。據(jù)報(bào)道，全球可利用的風(fēng)能大約為2X107MW，比可開發(fā)利用的水能總量要大10倍。因此風(fēng)能的開發(fā)利用是非常有潛力的。

風(fēng)能利用的歷史悠久，中國是有史記載最早利用風(fēng)能的國家。公元前數(shù)世紀(jì)已有利用風(fēng)力提水，其后灌溉、磨面、舂米、風(fēng)帆船等利用越來越廣泛。宋代的風(fēng)車應(yīng)用達(dá)到全盛，流行其時(shí)的垂直軸風(fēng)車一直沿用到現(xiàn)在。國外對(duì)風(fēng)能的利用也較早，多使用風(fēng)車來完成各項(xiàng)工作。堂吉訶德和風(fēng)車的故事更是讓沒有接觸過風(fēng)車的人對(duì)風(fēng)車充滿了好奇。如果不是蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，風(fēng)車的使用也許會(huì)產(chǎn)生另外一種文明。風(fēng)車之所以被蒸汽機(jī)打敗，是因?yàn)閮烧邔?duì)能源的利用效率上有天壤之別。風(fēng)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(fēng)能技術(shù)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(duì)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(shí)，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(yán)重，其他的多數(shù)大城市也環(huán)境惡化，人類社會(huì)迫切需要轉(zhuǎn)型。而科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步也保證人類可以對(duì)其他的能源進(jìn)行利用。風(fēng)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(fēng)能利用的現(xiàn)狀

風(fēng)能利用，主要是采用風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。電能是人類社會(huì)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(fēng)力發(fā)電的意義巨大。風(fēng)電行業(yè)的真正發(fā)展始于1973年石油危機(jī)，美國、西歐等發(fā)達(dá)國家為尋求替代化石燃料的能源，投入大量經(jīng)費(fèi)，用新技術(shù)研制現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，80年代開始建立示范風(fēng)電場(chǎng)，成為電網(wǎng)新電源。在過去的幾十年里，風(fēng)電發(fā)展不斷超越其預(yù)期的發(fā)展速度，一直保持著世界增長(zhǎng)最快的能源地位。在發(fā)達(dá)國家，風(fēng)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(shí)行聯(lián)邦風(fēng)能計(jì)劃，對(duì)國家的風(fēng)能資源進(jìn)行評(píng)估，研究相關(guān)的社會(huì)和環(huán)境問題，改進(jìn)風(fēng)力機(jī)的性能，降低造價(jià)等。目前美國已成為風(fēng)力機(jī)裝機(jī)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(yīng)的風(fēng)力發(fā)電計(jì)劃。丹麥在1996年的能源計(jì)劃中，將能源遠(yuǎn)景規(guī)劃擴(kuò)展到2030年，提出屆時(shí)風(fēng)電比重將達(dá)到50%；歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)與綠色和平組織在2002年發(fā)表的一份題為《風(fēng)力12（WINDFORCE 12）》報(bào)告中提出，2002年風(fēng)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(fēng)強(qiáng)盛。據(jù)國家氣象局估計(jì)，全國風(fēng)力資源的總儲(chǔ)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(fēng)能儲(chǔ)量居我國前列，年平均風(fēng)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(gè)氣象臺(tái)站實(shí)測(cè)資料作出的多年年平均風(fēng)能密度分布圖，首次完整細(xì)致地估算出各省及全國離地面10m高度層上的風(fēng)能資源儲(chǔ)量，我國的風(fēng)能資源總貯量為32.26×1011W，實(shí)際可開發(fā)量為2.53×1011W。從而從理論上進(jìn)一步證實(shí)了我國風(fēng)能資源具有巨大的開發(fā)潛力。我國風(fēng)力機(jī)的發(fā)展，在50年代末是各種木結(jié)構(gòu)的布篷式風(fēng)車，到60年代中期主要是發(fā)展風(fēng)力提水機(jī)。70年代中期以后風(fēng)能開發(fā)利用列入“六五”國家重點(diǎn)項(xiàng)目，得到迅速發(fā)展。進(jìn)人80年代中期以后，我國先后從丹麥、比利時(shí)、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(chǎng)。1992年裝機(jī)容量已達(dá)8MW。新疆達(dá)坂城的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)裝機(jī)容量已達(dá)3300kw，是全國目前最大的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。至1990年底全國風(fēng)力提水的灌溉面積已達(dá)2.58萬畝。1997年新增風(fēng)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組，并初步形成了風(fēng)力機(jī)產(chǎn)業(yè)。盡管如此，與發(fā)達(dá)國家相比，我國風(fēng)能的開發(fā)利用還相當(dāng)落后，不但發(fā)展速度緩慢而且技術(shù)落后，遠(yuǎn)沒有形成規(guī)模。我國應(yīng)在風(fēng)能的開發(fā)利用上加大投入力度，使高效清潔的風(fēng)能在我國能源的格局中占有應(yīng)有的地位。

2 風(fēng)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(huì)習(xí)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(huì)環(huán)境問題比較突出，比如目前在風(fēng)能發(fā)電項(xiàng)目特許權(quán)經(jīng)營招標(biāo)實(shí)踐中企業(yè)之間的惡性競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)紛紛亮出了大大低于成本的“跳樓價(jià)”。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(rèn)為拿到項(xiàng)目苦熬到全行業(yè)虧損后，國家會(huì)再次調(diào)整風(fēng)力發(fā)電定價(jià)的辦法，那時(shí)就變得有利可圖了”[3]。還有頻頻出現(xiàn)的風(fēng)機(jī)產(chǎn)能過剩、棄風(fēng)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(fēng)能發(fā)展還面臨著諸多其他制約因素。

2.1 風(fēng)能的不可控制性導(dǎo)致了利用的困難較大

由于風(fēng)的特殊性，決定了人類生活的聚集地是盡量避開風(fēng)力資源豐富地區(qū)的，從而必然導(dǎo)致風(fēng)力資源豐富地區(qū)和用電高峰地區(qū)的錯(cuò)位布局。由于風(fēng)的不穩(wěn)定性，風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)運(yùn)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(shè)計(jì)建造的，對(duì)電能的不穩(wěn)定性準(zhǔn)備不足，因此風(fēng)電受制約非常明顯。從影響上看，主要存在三個(gè)方面的問題。一是加大了電網(wǎng)調(diào)度難度；由于布局錯(cuò)位，電力調(diào)度要求較高，給本就基礎(chǔ)建設(shè)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(fēng)力的不穩(wěn)定性導(dǎo)致所轉(zhuǎn)化的電能質(zhì)量下降。三是挑戰(zhàn)電網(wǎng)安全；由于基礎(chǔ)設(shè)施限制，電網(wǎng)對(duì)風(fēng)能發(fā)電的特殊性沒有準(zhǔn)備，安全性不能充分保障。遲永寧[4]等研究結(jié)果表明大規(guī)模的風(fēng)電接入可能會(huì)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(duì)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(fēng)限電就是這種影響下的極端產(chǎn)物。