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风能:21世纪人类理想的可再生新能源,中国的风电潜力有多大?

 维达说 2023-11-10 发布于河南

小时候,很多人应该都玩过用纸叠的小风车,拿着它迎风奔跑在田野上,风车就呼呼地转动起来,其实这就是对风能利用的最简方式。后来人们用风车的动力来带动磨坊等工厂的木质机械,催生了闻名世界的风车之国--荷兰,再后来风力发电机被发明,人类由此进入风力发电时代。我国从1986年在山东荣成建立第一座风电场开始,现在已跃升为世界第一。风电正在改变中国。

风电,传统能源的替代能源

风电,即风力发电,是指把风的动能转变成机械能,再把机械能转化为电能的发电方式。其原理是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据现有的风车技术,每秒三米的微风速度便可以开始发电。由于风能是一种清洁无公害的可再生能源,且取之不尽,用之不竭,而且风力发电也不需要使用燃料,不会产生辐射或空气污染,所以被列入新能源,备受推崇。

所谓“新能源”,就是指风能、水能、太阳能、核能等非传统能源,它们并不一定都很“新”,所以更准确的叫法是“替代能源”,而替代的就是以煤和石油为主体的化石能源。对现代社会而言,化石能源的作用就像氧气对人一样重要,是生产生活的必要基础,少了它,社会经济只能退回到农耕时代。

但煤炭和石油毕竟属于不可再生能源,储量受限,而且还是化工产业的重要原料,所以便需要别的能源作为替代。而风能,在缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带,因地制宜地利用起来发电,非常适合,大有可为。

得天独厚的中国风电

据估算,地球上可用来发电的风能约有100亿千瓦,几乎是全世界水力发电量的10倍,而全世界每年燃烧煤所获得的能量,也只有风能的三分之一。而中国的风能资源不但储量大,分布也很广。据国家气象局资料,全国陆上50米高度层年平均风功率密度大于等于300瓦/平方米的风能资源理论储量约73亿千瓦,80米高度的风能资源技术开发量为91亿千瓦。

于是风电以新兴的绿色能源之名在中国急遽兴起。1986年第一座风电场--马兰风电场在山东荣成并网发电,到了2010年中国风力发电累计装机容量达到4182.7万千瓦,全世界风力发电已经占到世界总发电量的近2%,首次超过美国,跃居世界第一。而截至2023年4月底,中国风电装机3.8亿千瓦,约为16.7个三峡电站的总装机容量。

据全球风能理事会(GWEC)发布的《全球风电发展报告》显示,中国风电累计装机容量居世界首位,占比超过35%。目前,中国陆上风电产业主要集中西北、东北、华北和华东地区,特别是西北的新疆。按照风能资源的分布,新疆大致可分为9大风区:达坂城、阿拉山口、十三间房、小草湖、塔城、老风口、额尔齐斯河谷、三塘湖—淖毛湖、哈密东南部和罗布泊,其中达坂城的风能资源更是得天独厚。

新疆九大风区的可利用风能约240亿千瓦时,可装机容量约8000万千瓦,相当于四个半三峡水电站的装机容量,占全国陆上风能资源总量近4成,仅次于内蒙古。比如达坂城就建成了亚洲最大的风力发电站,总装机容量12.5万千瓦,每年可以生产近10亿度电,相当于80万户现代家庭一年的用电总量。

要知道,这片位于中天山和东天山之间的谷地,西北起于乌鲁木齐南郊,东南至达坂城山口,是南北疆的气流通道,常年肆虐的大风,瞬间风力有时候会达到13级,甚至可以在茫茫戈壁滩上掀翻火车。但随着达坂城风电厂建立,大片的现代风车,仿佛是一组组美丽的翅膀,让原本冷酷的“魔鬼风区”变得温润而多情。

西方摒弃,中国亲睐

但复杂的地形、多样的气候类型,一方面使中国的风能资源极其丰富,但另一方面也使得中国的风能资源开发难度比欧美等国家要大。比如在西欧,风车之国的荷兰,拥有丰富的风能资源,但有风并没有沙,而中国的西北、华北则是风沙伴存,这种情况下,风电设备受风沙磨损很大,比如说风能发电风机正常的寿命是20年,但在有强烈风沙的侵蚀下,在5-10年后便会出现问题。

此外,风电也被认为会影响鸟类生存,甚至会生态气候,因此率先发展风电的欧洲多国开始撇弃风电。其实这种情况也可以理解,一来西欧国家面积较小,而风电要占用大量土地,这也放大了风电对鸟类影响的后果;二来风能虽然永不枯竭,但是并不稳定也不可控,一旦处于低风速,风力发电机就成了摆设。

不过这两点,对于国土面积广袤的中国来说,基本算不上多大的影响。至于对气候的作用,曾有中国专家做过预测,影响率尚不足0.01%。所以在欧洲国家风电发展举步维艰之时,中国的风电走入快车道,从25年前的试水风电到今天的世界第一,中国的风电增长了1150多倍,风电装机容量已经达到了欧盟风电总装机的1.4倍、美国的2.6倍。

上期回顾:核电之殇:切尔诺贝利、美国三哩岛、日本福岛核事故,给世人的警示

备注:本文是《石油与煤炭合集》的第15章,仅为一家之言,欢迎指正转发。另文中配图部分引自网络,如有版权私联请删。

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