取之不尽的能源

第三节　取之不尽的能源——风能

认识风能

风是地球上的一种自然现象，它是由于太阳辐射造成地球各部分受热不均匀，而引起的大气流动形成风所产生的能量。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约3%转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2．74×10¹²kW，其中可利用的风能为2×10¹⁰kW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

人类对风能的利用可以说是源远流长，从远古时期的鼓帆行船，到风车的出现，再到风力发电，都是人类对风能这种取之不尽、用之不竭的“空中隐形能源”的合理使用。风力发电是现代风能利用的主要方向，丹麦是世界上最早利用风能的国家，是目前仅次于美国和墨西哥的第三号风力发电大国。现在最具商业价值的是建立风力发电场，即将几十台或几百台甚至上万台发电机组成风力发电机群。美国、英国、荷兰、意大利、德国等都建立了具有一定规模的风力发电场。

我国是一个季风盛行的国家，风力资源十分丰富。近十几年来，我国风力发电发展也很迅速，目前约有百万瓦级风力发电机3万余台在内蒙、甘肃、青海等地运行，还有一些10kW级以下的小型风力发电机，主要用于牧区、海岛、哨所、高山气象站及偏僻农村的生活用电和少量生产用电。

风能利用的优势和困难

风能的利用与其他能源相比，既有其明显的优点，又有其局限性。风能的优越性可归纳为下面五点。

①可利用的风能巨大。一般的5级风吹到物体表面上的力，每平方米面积上约有100N的力，9级大风可达500N左右，而台风竞可高达2000N以上。汹涌澎湃的海浪，就是被风激起的，它更是蕴含着巨大的能量。

②开发利用风能的设备简单，投资少，成本低，便于普及和管理。风力发电场建设工期短，单台机组安装仅需几周，从土建、安装到投产，只需半年至一年时问，是煤电、核电和水电无可比拟的。投资规模灵活，有多少钱装多少机。

③风力发电非常安全，它是一种干净的可再生能源。不像其他电站那样产生有害物质污染环境。另外，它还可以变害（风灾）为宝，减少沙尘暴，降低荒漠化速度。

④风力发电的经济性日益提高，发电成本已接近煤电，低于油电与核电，若计及煤电的环境保护与交通运输的间接投资，则风电经济性将优于煤电。

但风能的使用与开发也遇到许多困难。

①风能的能量密度低，是风能利用的一个重要缺陷。由于风能来源于空气的流动，而空气的密度是很小的，因此风力的平均能量密度也很小（只有水力的l／816），风力发电场的装机容量都不太大，给其利用带来一定的困难。

②由于气流瞬息万变，风速、风向、风力大小多变，因此风的脉动、日变化、季变化以至年际的变化都十分明显，波动很大，极不稳定。

③由于地形的影响，各地区的风力资源差异非常明显。

我国的风能资源

我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。我国风能资源较大区域如下。

①东南沿海及其岛屿，为我国最大的风能资源区。

②内蒙古和甘肃北部。为我国次大风能资源区。这一地区，终年在西风带控制之下，而且又是冷空气入侵首当其冲的地方，这一地区的风能密度，虽较东南措海为小，但其分布范围较广，是我国连成一片的最大风能资源区。

③黑龙江和吉林东部以及辽东半岛沿海，风能也较大。

风力发电

国际上利用风力发电是20世纪发展壮大起来的。多年来，风能技术发展缓慢，也没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种新的、安全可靠的、可再生的、干净的能源而受到国际上风资源丰富国家的关注与大规模开发。特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆等，有着巨大的发展潜力。作为清洁的可再生能源，风力发电是目前新能源领域中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。近年来，世界风电装机容量以年均30%以上的速度快速增长。大中型风电机组并网发电，已经成为世界风能利用的主要形式，随着并网机组需求的持续增长，生产量上升，机组更新换代，单机容量提高，机组性能优化，故障降低，生产成本下降，风电已接近与常规能源竞争的能力。目前，世界上风电总装机容量约为7000MW，美国最多，约有1700MW。

我国风力发电在20世纪80年代开始发展，初期大多是独立运行户用百瓦级风电机组，安装在边远、孤立无电地区供农牧民使用。进入80年代中期以后，我国先后从丹麦、比利时、瑞典、美国、德国引进一批中、大型风力发电机组。在新疆、内蒙古的风口及山东、浙江、福建、广东的岛屿建立了8座示范性风力发电场。新疆达坂城的风力发电场（见下图）是全国目前最大的风力发电场。

新疆达坂城风力发电场

近年来，大型风力发电机组引入我国，多台风电机组安装在风资源丰富地区组成风电场，接人地区电网供电。据2004年8月新华社消息，在风能资源极为丰富的内蒙古自治区，加拿大埃伏隆电力股份有限公司与内蒙古二连浩特市签约，拟投资12亿美元，在2008年前建成一个总装机容量100万千瓦的亚洲最大风电场。根据政府提出的最新风电发展目标，到2020年全国风电装机容量要达到2000万千瓦，目前我国并网风电机组装机总容量约为100万千瓦，这表明在今后的17年中，年均要新增风电装机容量100多万千瓦。