文 _ 本刊記者 馮為為
風,是人們習以為常的自然現象。但你可知道,風其實是人類最早利用的能源之一,對人類社會發展而言是極其龐大的、重要的可再生能源。整個地球的風能約為2.74萬億千瓦,其中能夠利用的差不多有200億千瓦,是當今全球電力裝機總量的3倍多。中國是世界上風能資源較為豐富的地區。現在就讓我們來追溯風能發展歷史,了解這個永不枯竭的明星能源吧。
人類利用風能的歷史可以追溯到公元前。我國是世界上最早利用風能的國家之一。公元前數世紀我國人民就利用風力提水、灌溉、磨面、舂米,用風帆推動船舶前進。埃及尼羅河上的風帆船、中國的木帆船,都有兩三千年的歷史記載。唐代有"乘風破浪會有時,直掛云帆濟滄海"詩句,可見那時風帆船已廣泛用于江河航運。到了宋代更是我國應用風車的全盛時代,當時流行的垂直軸風車,一直沿用至今。
在國外,公元前2世紀,古波斯人就利用垂直軸風車碾米。10~11世紀,中東地區開始廣泛使用風車來提水;13~14世紀,風車傳到歐洲,隨后成為文藝復興時期歐洲不可缺少的動力設備;18世紀,荷蘭曾利用近萬座風車將海堤內的水排干,造出的良田相當于其國土面積的1/3,成為了著名的風車之國;19世紀中晚期,美國大規模開發當時荒涼的西部,為了解決人畜飲水問題,人們利用風車驅動活塞泵用于提水。
隨著第二次科技革命的展開,電力成為了促進工業發展的主力時,人們開始思考“如果將風能轉化為電能傳輸,是不是可以規避電力分布不均勻的缺點,滿足所有工業用電需求”。這時“風電”的概念被提出,拉開了風能利用的新帷幕。
風力發電真正得到世界各國的重視,是在1973年石油危機以后。這時人們終于意識到化石能源終有一天會消耗殆盡,同時燃料燃燒引起的空氣污染和氣候變化問題也逐步得到了重視。風能作為一種取之不盡、用之不竭的清潔能源重新回到了主流工業界的視野,并得以快速發展。自1980年以后,風力發電機葉片不斷加長,單機容量不斷增大,從80年代的100千瓦,到90年代200千瓦,再到新世紀的兆瓦,目前最新的主流機組已經達到了5~6兆瓦。
我國風力發電的研究與世界基本同步,自20世紀70年代以來,在內蒙古、甘肅、青海及東南沿海的海島上安裝了許多單機容量在50~500瓦的微型風力機,用來給牧民和島民提供照明、提水、娛樂、畜群電柵欄、飼料粉碎等服務。到了20世紀80年代,我國開始研制大、中型風力發電機組,在新疆、內蒙古的風口及山東、浙江、福建、廣東的島嶼建立了8座示范性風力發電場,到1992年裝機容量已達8000千瓦。2006年1月1日,《中華人民共和國可再生能源法》正式實施,風電迎來了飛速發展的歷史機遇。到2016年底,中國累計風電并網裝機總量1.49億千瓦,當年發電2410億千瓦時,提供了全國4%的電力。
經過40多年的現代化發展,風力發電以其技術可靠、成本低廉的優勢,已被全球公認為最實用的可再生電力來源。同時,由于風電巨大的商業潛力和環保效益,讓方興未艾的海上風電也引發了世界的關注。
海上風電,是利用海上風力資源發電的新型發電方式。世界上已經有海上風電場的國家包括英國、德國、瑞典和法國、中國等。在海上風電場的建設方面,德國的規劃可謂氣勢宏偉,累計安裝容量排名全球第一,稱得上是歐洲地區的主陣地。丹麥在風力發電領域占有領導地位,丹麥有世界上最大的海上風電場。
中國首個海上風電場建設項目——廣東南澳總投資達2.4億元的海上2萬千瓦風電場項目,于2004年批準立項。2005年,河北省滄州市黃驊港開發區管委會與國華能源投資有限公司簽署協議,合作建設總裝機容量約100萬千瓦的國內第一個大型海上風力發電場。2007年11月28日,地處渤海遼東灣的中國首座海上風力發電站正式投入運營,標志著中國風電發展取得新突破。2010年,上海市東海大橋10萬千瓦風電場啟用。目前,中國海上風電市場共有12個項目處于在建狀態。據風能咨詢機構MAKE最新發布的《全球海上風電市場報告》預測,2018年,全球有望新增3.9吉瓦海上風電并網容量,中國海上風電項目的實施速度加快,并將于2020年前后迎來爆發期。
從公元前到石油危機,從石油危機到陸上風電,再從陸上風電到海上風電,歷經三千多年的發展與洗禮,風能已在世界能源供應的戰略結構中占據一席之地,越來越受到各國政府的重視。因此,積極開發風能資源,加快風電發展速度是解決全球能源危機的一項重要措施。風能發展全球看好。