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風(fēng)電新的解決方案

2015-08-17 來源：中國(guó)證券報(bào) 瀏覽數(shù)：789

從定義看，高空風(fēng)電是利用距地面約1600至40000英尺高空的風(fēng)力來發(fā)電。早在20世紀(jì)70年代爆發(fā)能源危機(jī)時(shí)，各類高空風(fēng)電的設(shè)計(jì)就不斷涌現(xiàn)。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)高空風(fēng)電的研究從未停止。美國(guó)、荷蘭、意大利等國(guó)都多次進(jìn)行過高空風(fēng)能發(fā)電試驗(yàn)。目前主要有兩種高空風(fēng)電的構(gòu)架方式。第一種是在空中建造發(fā)電站，然后通過電纜輸送到地面；第二種類似“放風(fēng)箏”，即通過拉伸產(chǎn)生機(jī)械能，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。

　　從技術(shù)層面看，高空“風(fēng)箏型”發(fā)電有兩大關(guān)鍵環(huán)節(jié)，首先是高空風(fēng)能收集環(huán)節(jié)，其次是高空風(fēng)能轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)。其中，在高空風(fēng)能收集環(huán)節(jié)，為了把“風(fēng)箏”憑借風(fēng)力送上天，至少需要100噸拉力。如果用鋼鐵做繩子，如此遠(yuǎn)距離，鋼繩連自身重力都無法承受，因此采用的材料必須比重極輕，并具備高強(qiáng)度、耐腐蝕的特點(diǎn)。

　　高空風(fēng)能轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，則需要有效解決空中系統(tǒng)的穩(wěn)定性，高空風(fēng)能發(fā)電的持續(xù)性和穩(wěn)定性難以得到有效保障。“風(fēng)箏型”高空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，由于“風(fēng)箏”既擔(dān)負(fù)平衡作用，又擔(dān)負(fù)做功的主體，平衡運(yùn)動(dòng)與做功運(yùn)動(dòng)互相耦合，所以不能分別控制，對(duì)平衡的控制必然影響到做功運(yùn)動(dòng)。而做功運(yùn)動(dòng)也必然會(huì)影響到系統(tǒng)的平衡。在整個(gè)運(yùn)行做功的過程中，系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定很容易被破壞，而尋找平衡與做功的最佳控制模式復(fù)雜而又困難。

　　站在能源格局的角度，利用好風(fēng)能十分必要。風(fēng)能是太陽能的轉(zhuǎn)化形式，是一種不產(chǎn)生污染物排放的可再生自然資源。受破解化石能源日趨枯竭、保障能源供應(yīng)安全和保護(hù)環(huán)境等訴求驅(qū)動(dòng)，20世紀(jì)70年代中期以來，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家和一些發(fā)展中國(guó)家均十分重視風(fēng)能的開發(fā)利用。特別是自20世紀(jì)90年代初以來，現(xiàn)代風(fēng)能的最主要利用形式——風(fēng)力發(fā)電發(fā)展十分迅速，全球風(fēng)電機(jī)裝機(jī)年均增長(zhǎng)率超過30%，從1990年的216萬千瓦升至2003年的4020萬千瓦。

　　同時(shí)，風(fēng)電商業(yè)性開發(fā)的可行性已得到了驗(yàn)證，限制風(fēng)能大規(guī)模商業(yè)開發(fā)利用的主要因素——風(fēng)力發(fā)電成本過去20年中有了大幅下降。隨風(fēng)力資源不同、風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模不同和采用技術(shù)不同，風(fēng)力發(fā)電的成本也相應(yīng)有所不同。目前低風(fēng)力發(fā)電成本已降至每千瓦時(shí)3至5美分，高風(fēng)力發(fā)電成本也降至每千瓦時(shí)10至12美分。到2010年，其更將降至每千瓦時(shí)2至4美分和每千瓦時(shí)6至9美分，達(dá)到與化石能源展開競(jìng)爭(zhēng)的水平。

　　隨著風(fēng)能這一態(tài)勢(shì)的發(fā)展，全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)到2020年預(yù)計(jì)達(dá)12.45億千瓦，發(fā)電量占全球電力消費(fèi)量的12%。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，風(fēng)能將是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的綠色能源，是當(dāng)前人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的最主要的新動(dòng)力源之一。

　　我國(guó)具有產(chǎn)業(yè)先天優(yōu)勢(shì)

　　高空風(fēng)電之所以被業(yè)內(nèi)給予很高期望，在于目前的風(fēng)能利用僅限于幾十米至百米的低空，其一大缺點(diǎn)就是不穩(wěn)定可靠。而在幾千米至1萬米的高空，不僅風(fēng)速更大且風(fēng)力穩(wěn)定，一年中不刮風(fēng)的時(shí)間不足5%，因此高空風(fēng)能發(fā)電具有發(fā)電時(shí)間長(zhǎng)與輸出穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。同傳統(tǒng)風(fēng)電相比，高空風(fēng)電投資成本約為常規(guī)風(fēng)電的1/3到1/2，而占地面積僅為1/30且無噪音，對(duì)環(huán)境影響較小。

　　業(yè)內(nèi)人士強(qiáng)調(diào)指出，高空風(fēng)電客觀上克服了傳統(tǒng)風(fēng)電因風(fēng)量隨意性、波動(dòng)性以及所處地理位置偏僻所伴生的電網(wǎng)建設(shè)欠缺等“缺陷”，可以一定程度上降低棄風(fēng)問題的嚴(yán)重程度。

　　正因?yàn)槿绱耍M管業(yè)內(nèi)對(duì)于高空風(fēng)電的技術(shù)可行性存有較大的疑問，但是高空風(fēng)電客觀的存在并有巨大的利用價(jià)值卻是不爭(zhēng)的事實(shí)。

　　美國(guó)環(huán)境和氣候科學(xué)家克里斯蒂安·阿切爾和肯·考德伊拉在研究報(bào)告指出：高空中蘊(yùn)藏的風(fēng)能超過人類社會(huì)能源總需求的100多倍。美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心（NCEP）1979年至2006年的數(shù)據(jù)資料表明：在500米至15000米的高度范圍，風(fēng)的流向穩(wěn)定，且高度越高、風(fēng)的強(qiáng)度越大，穩(wěn)定性就會(huì)越好；當(dāng)靠近地面時(shí)，受地形等影響，風(fēng)具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，強(qiáng)度也顯著下降。

　　而美國(guó)國(guó)家環(huán)保中心和美國(guó)能源局的氣候數(shù)據(jù)則顯示，高空風(fēng)能最好的地點(diǎn)是美國(guó)東海岸和亞洲東海岸。這其中，就包括中國(guó)。

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