中國能源再“風”一點?

呂靜

依據氣象和經濟模型,中美兩國科學家計算出,到2030年,使用風能可以滿足中國日益增長的能源需求,同時還能將二氧化碳排放量減少30%。而風電分析專家認為,期望在幾十年中讓中國能源全部依賴風電是不現實的

一項由美國國家科學基金會資助,哈佛大學和清華大學合作進行的研究表明,根據氣象數據而估計的中國風力發電潛力,在今后20年中,風可以提供一種無碳的能源,風力發電將可以提供整個中國的電力需求。相比之下,若用燃煤火力發電來滿足中國日益增漲的能源需求,每年會產生35億噸的二氧化碳排放,這個數目比整個歐盟2030年預計排放的溫室氣體還多。

領導這一研究的哈佛大學工程與應用科學學院教授邁克爾?麥克羅伊說:“這個世界正在苦苦掙扎中探尋如何解決從含碳豐富的燃料轉向無碳能源的問題,全世界都在關注的是,中國有什么樣的可替代的辦法?”

風能不再是個“傳說”

麥克羅伊和他的同事首次用現有的風力資料建立模型來定量分析中國的風能潛力。為了做到這一點,他們將中國地圖分成許多面積為3335平方公里的小塊,利用最近5年的氣象數據生成每塊的風力檔案。接著,他們在模型中的每一塊加入工業標準的1.5兆瓦風力發電機組(不適宜利用這一模型的地形除外,如陡峭的山丘、茂密的森林以及城市地區),并估算每一塊的能量產出,最后,通過一個安裝渦輪機成本的函數,計算出風能的能源成本。

該模型揭示,在中國,集中在西北部廣闊區域的能源成本,大都可與政府設定的價格接近。根據預測,風電場經營者可以發電6.96 萬億度,這個數目是中國目前年耗電量3.4萬億度的2倍,相當于該項目所估計的2030年中國用電總需求量。

在過去的五年中,中國每年的風電裝機容量都在翻倍,按照2009年的新裝步伐,中國似乎要取代美國成為世界上最大的風電新裝機市場。但是研究人員認為,中國幾乎還沒有開始打開挖掘風能潛力的大門。

在未來的十年中,中國計劃建設七個大型的風力發電基地,按照目前12.2千兆瓦的裝機容量計算,中國已經緊緊排在美國、德國、西班牙之后,位居世界第四,相當于24個中等規模的燃煤火力發電站。但問題是,這些風力發電渦輪機并非全部與電網連接。事實上,目前中國的電力只有0.4%是靠風能提供的,大約為3千兆瓦。

麥克羅伊教授則堅持認為,他雄心勃勃的設想是可行的,也是值得認真考慮的。

“難以捉摸”的風能

賈斯汀?吳是倫敦一家叫做“新能源金融”的行業研究公司的風電分析師,他說,裝機容量與風電產生之間的差距絕不是無足輕重的,要將風電場與電網相連是非常困難和昂貴的,因為風是時斷時續的,這會對電網造成壓力,他認為這項研究沒有考慮到,為了克服這一困難電網將需要昂貴的升級費用。

吳說:“利用現有技術,要讓一個國家的能源供應全部來自風力是不可能的,因為為了適應這種風力不穩定性的影響,需要智能電網技術有大的進步。沒有電網技術或能源儲存的真正進步,根本無法做到這一點。”

華盛頓的“美國進步”中心智庫分析師黃立安警告說,不應該太過依賴風能,風并不是諸如煤炭、天然氣和核電的替代品。黃表示,缺少風的情況將會毀掉這一行業,而風大時由風所產生的電還需要儲存起來以備風停的時候使用,所以,期望這種儲能技術在未來幾十年中能夠發展到讓中國能源全部依賴風電的程度是不現實的。

麥克羅伊承認,中國的電網還需要更智能化、更強大,才能適應風電的變化性。事實上,根據布魯塞爾“全球風能理事會”的資料,中國不發達的輸電系統已經是拖延新風電場投產的一種障礙。該機構還表示,隨著中國將風電發展轉向風力充足的西北邊遠地區,這個問題會更加尖銳,因為那里的電網比全國的平均水平要低,而由風所產生的電力在送至消費者之前必須經過更遠的運輸路程。

北京安元易如國際顧問公司研究主任塞巴斯蒂安?梅耶爾表示,行政和財政上的挑戰會與技術上的一樣艱巨。他說,如何資助“智能化和平衡的”電網是一個有待解決的問題。中國消費者每度電費中多繳的0.001～0.002元人民幣是用于支持可再生能源綜合利用的費用,可是,這些錢卻不夠用于從風電場直接接入電網的費用。

麥克羅伊說,中國已經在積極升級電網,用以將邊遠地區的水電項目與人口中心區相連,該過程也可以加速傳輸風電場的巨大電力。

電網升級帶來的機遇

中國已經進行的大規模電網升級措施是在大陸范圍內廣泛運用高壓直流線路。

布雅尼?安德森是一家英國咨詢公司的負責人,也是超高效直流高壓輸電技術的專家。他說:“在實現長距離傳輸的方案上,中國是世界領先的。”

2009年12月24日,歷時三年建成的800千伏特高壓直流輸電工程——云南至廣東特高壓直流輸電工程單極800千伏成功送電,樹立起世界直流輸電領域新的里程碑。這標志著中國直流輸電技術、裝備制造以及電網建設管理上升到一個新水平、新臺階,進入世界領先行列。預計這種線路在傳輸過程中能比500千伏輸電線少損失能量30%。此外,還有幾條800千伏的線路正在建設中。

中國目前的電網升級也折射出傳輸遠距離風電的需要。安德森表示,最新的傳輸線路是設計用來將西部水電大壩的電力傳到東部大城市,如北京、上海和廣州的。但是,有跡象表明,電網的規劃者已經開始認真考慮風能的發展。去年開始建設的一條750千伏的交流輸電線路,可以傳輸來自西部甘肅省一個風電場的電力,甘肅的風場被稱為“陸地上的三峽大壩”,是政府批準的6個大型風能項目之一。

科研人員提出,假如能夠運營30%的平均發電容量,中國就可以由風電場產出640千兆瓦的電力。平均容量考慮到風的變化莫測,有時發電多,有時發電少,計算出有多少時間渦輪機可望滿負荷工作。

30%是對風力發電項目的高端估計,事實上,中國目前的平均容量在23%～24%,該研究指出,按照目前價格計算,該計劃需要投資 9000億美元。

中美兩國科學家聯合發出的這項報告指出:“現在的分析表明,中國的風力資源可以達到這一目標,只要中國政府積極地致力于發展低碳的未來?！薄?/p>