中国应发展风力发电
何祚庥 王亦楠

  2002年全世界一次能源消费结构中,煤炭只占20.9%,而石油占40.3%,天然气占23.1%,核电占9.8%,水电占5.4%。法国于2004年4月23日关闭了最后一座煤矿,从此结束采煤业,这是世界能源发展的一个缩影和重要标志。世界能源的发展从烧薪柴到烧煤炭再到烧油气,遵循着高效、清洁的发展轨迹前行。可持续发展的环保要求以及能源短缺的局面带来了全球能源多样化发展的格局,在继续发展常规能源的同时,新的可再生能源日益受到重视。2002年的统计表明,全球水电发电量达到26644亿千瓦时(其中加拿大份额最多,达到3537亿千瓦时),全球风能发电装机容量达到3108万千瓦,其中德国风电装机为1200万千瓦,占世界风电总容量1/3以上,为世界之首;美国的地热发电达到285万千瓦,居全球之首。这一动向引人注目。

  清洁、高效成为能源生产和消费的主流,世界各国都在加快能源发展多样化的步伐。而我国以煤炭为主的能源生产和消费格局却没有根本改变。2002年我国一次能源生产和消费中,煤炭分别占70.7%、66.1%。而在我国电力部门的2010年规划中,煤电占80%,水电占14.8%,燃气电占2.7%,核电占2.1%,风电等可再生能源占0.4%;2020年规划中煤电占75%,水电占15.9%,燃气电占4.8%,核电占3.9%,风电等可再生能源占0.4%。可以看出,我国以煤炭为主的低效能源结构与世界能源消费的主流方向有着很大的偏离。

  我国电力供应一直以火电为主,1990年到2002年的13年间,火电发电量占全国当年发电量的比例超过80%。随着新机组的不断投产,电煤占煤炭总量的比例平均每年增加2%。煤电为主的电力结构,给国民经济带来了严重的环境污染,二氧化碳排放量更是直线上升。2002年二氧化硫的排放量高达1927万吨,2/3城市空气质量低于国家二级标准,酸雨问题尤为突出。目前,全国90%的二氧化硫排放,大气中70%的烟尘是燃煤造成的。从资源上看,我国煤炭总资源量的探明储量为8230亿吨标准煤,看起来不少,而可采储量仅为1390亿吨标准煤。即使按照我国2003年开采速度,我国的煤炭资源仅能维持83年。如果煤炭消费也随着我国能源消费翻两番的话,则我国的煤炭资源仅能维持20年使用.风电一直是世界上增长最快的能源,装机容量每年增长超过30%。到2003年初,全球风力发电装机容量达到3200万千瓦,亦即其总量已经相当于32座标准的核电站,足以供应1600万欧洲普通家庭或4000万欧洲居民的电力需求。最近,欧洲风能协会和绿色和平组织签署了《风力12—关于2020年风电达到世界电力总量的12%的蓝图》的报告,期望并预测2020年全球的风力发电装机将达到12.31亿千瓦,年安装量达到1.5亿千瓦,风力发电量将占全球发电总量的12%。

  相比之下,我国风电发展进展极其缓慢。尽管从上世纪80年代就开始发电,但是目前仍然停留在起步阶段,未有突破性进展。1995年电力部曾提出2000年底我国风机规模要达到100万千瓦的目标,但截止到2003年底,全国风电场总装机容量仅为56.7万千瓦,占全国总装机容量的0.14%。尽管已建有40个风电场,但平均每个风电场的装机容量不足1.5万千瓦,远未形成规模效益。此外,在风机设备的制造水平上,已经成为国际主流机型的兆瓦级机组在我国尚处于研制阶段,目前大型风机只能依赖进口,或与外商合作生产。

  在发达国家中风电技术已经相当成熟。目前单机容量500、600、750千瓦的风电机组已达到批量商业化生产的水平,成为当前世界风力发电的主力机型。丹麦新建的几个风电场,单机容量都在2兆瓦以上;德国正在北海建设近海风电场,总功率在100万千瓦,单机功率为5兆瓦,可为6000户家庭提供用电,计划2004年投产。这种5兆瓦的机组旋翼区直径为126米,面积相当于2个足球场。发电机塔身和发电机总重量为1100吨,发电机由3片旋翼推动,每片长61.5米,旋翼最高点离地面183米。该风电场生产出来的电量之大,相当于常规电厂,而且可以在几个月的时间内建成。

  近10年来,风电的电价呈快速下降的趋势,并且在日趋接近燃煤发电的成本。

  按目前技术水准,只要离地10米高的年平均风速达到5-5.5m/秒以上,风力发电就是经济的。科技进步可能把可利用风能的风速要求进一步降至5m/秒以下。

  据估计,世界风能资源高达每年53万亿千瓦时,预计到2020年世界电力需求会上升至每年258.578万亿千瓦时。也就是说,全球可再生的风能资源是整个世界预期电力需求的2倍。

  我国也拥有可供大规模开发利用的风能资源。据初步探明结果,陆地上可开发的风能资源即达2.53亿千瓦;加上近海(15米深的浅海地带)的风能资源,全国可开发风能资源估计在10亿千瓦以上。与之对照,我国水能资源可开发量仅为3.9亿千瓦!我国2003年的装机容量为3.85亿千瓦,所以国外专家评论,中国单靠风力发电就能轻而易举的将现有的电力生产翻上一番。

  近两年中国出现大面积的缺电,风能发电对于缓解缺电具有非同寻常的意义。这是因为风电的诸多优势中,一个重要特点是风电上马快,不像火电、水电的建设需要按年来计算,风电在有风场数据的前提下其建设只需要以周、月来计算,即风场是可以在短时间内完成的。世界风电正在以33%甚至在部分国家以60%以上的增速发展,参考世界发达国家的经验,我国完全有可能以迅速发展风电的模式来解决我国燃眉之急的电力短缺。

  《中国教育报》2004年6月7日第7版
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