中國風(fēng)電“前途光明 道路曲折”

文 本刊記者 戴麗

隨著全球氣候變暖和能源危機加劇，世界各國都在加緊對風(fēng)力資源開發(fā)和利用，我國也特別關(guān)注可再生能源項目和清潔能源項目的開發(fā)，并鼓勵發(fā)展風(fēng)電等清潔可再生能源。黨的“十八大”報告也提出要大力推進生態(tài)文明建設(shè)，積極發(fā)展節(jié)能低碳產(chǎn)業(yè)和新興能源、可再生能源。

與其他可再生能源相比，風(fēng)能的開發(fā)技術(shù)較為成熟，對環(huán)境的影響相對較低，并且不受生物質(zhì)能開發(fā)利用所面臨的資源約束，是世界公認(rèn)的除水能之外最具商業(yè)開發(fā)前景的可再生能源之一。因此，世界許多國家和地區(qū)都將發(fā)展風(fēng)能作為應(yīng)對能源和氣候變化壓力的一項長期策略。風(fēng)電作為最重要的新興產(chǎn)業(yè)之一，在我國同樣具有廣闊的發(fā)展前景和市場空間。

兩大“規(guī)劃”促發(fā)展

中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會初步的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2012年，中國風(fēng)電并網(wǎng)總量達到6083萬千瓦，發(fā)電量達到1004億千瓦時，風(fēng)電已超過核電成為繼煤電和水電之后的第三大主力電源。

2012年，中國政府出臺了《風(fēng)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，明確了未來風(fēng)電發(fā)展目標(biāo)，到2015年并網(wǎng)裝機總?cè)萘窟_到1億千瓦，到2020年裝機容量達到2億千瓦。截至2013年1月，國家能源局核準(zhǔn)的“十二五”風(fēng)電項目已經(jīng)超過了5500萬千瓦。

與此同時，《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》也提出，到2015年，我國風(fēng)電并網(wǎng)裝機達到1億千瓦以上，2020年將達到2億千瓦，并且預(yù)計到2015年年發(fā)電量為1900億千瓦時。按照《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，2015年中國海上風(fēng)電裝機將達到500萬千瓦。

我國海上可開發(fā)風(fēng)能資源約7.5億千瓦，是陸上風(fēng)能資源的3倍。目前，國家能源局正在組織各省、區(qū)、市開展海上風(fēng)電規(guī)劃，推進海上風(fēng)電示范項目建設(shè)，重點開發(fā)建設(shè)江蘇、山東海上風(fēng)電基地，推進河北、上海、浙江、福建、廣東、廣西、海南等省區(qū)市海上風(fēng)電建設(shè)，海上風(fēng)電將成為沿海一帶省市未來能源供給的主要來源。

在2013年初召開的全國能源工作會議上，中國政府明確2013年新增風(fēng)電裝機容量要達到1800萬千瓦。另外，2012年科技部立項的風(fēng)電科研項目也開始執(zhí)行，總投資超過了2億元。

直面當(dāng)前困難

我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷著連續(xù)數(shù)年的高速增長的同時，2012年也開始面臨一系列發(fā)展瓶頸：上游產(chǎn)能過剩、下游需求疲軟、并網(wǎng)消納困難、尤其是棄風(fēng)限電嚴(yán)重等等。

電網(wǎng)建設(shè)和管理與風(fēng)電發(fā)展不適應(yīng)，造成風(fēng)電并網(wǎng)難；自主創(chuàng)新能力不強，風(fēng)電技術(shù)與世界先進水平有明顯差距。

風(fēng)電開發(fā)企業(yè)是推動風(fēng)電規(guī)模化發(fā)展的主體，但是，在我國由于開發(fā)投資主體過多、開發(fā)能力差異大、開發(fā)秩序混亂的問題也客觀存在。

從2007年以來，風(fēng)電設(shè)備成本大幅降低，運行可靠性增加。但是，目前風(fēng)電機組制造產(chǎn)業(yè)也存在不少問題，大部分風(fēng)電機組制造商產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，缺少核心競爭力。風(fēng)電機組制造商對已有產(chǎn)品質(zhì)量和售后服務(wù)投入不足，缺少快速響應(yīng)市場需求的技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)能力，出現(xiàn)了追求機組單機容量大、新機型下線速度快的發(fā)展勢頭，并急于將沒有運行經(jīng)驗的機組，或者性價比較低的大容量小葉片機組大批量安裝。部分已投運風(fēng)電機組質(zhì)量不穩(wěn)定，出現(xiàn)了多起嚴(yán)重風(fēng)電機組質(zhì)量事故，成為風(fēng)電健康發(fā)展的隱患。

總而言之，與歐美風(fēng)能發(fā)電發(fā)達國家相比，我國風(fēng)電電量在全社會用電量中的比例以及風(fēng)電運行效率還存在較大差距，應(yīng)該說未來我國風(fēng)電還存在著很大的潛力。

賀德馨說，未來幾年，隨著行業(yè)政策的逐步完善及并網(wǎng)瓶頸的破解，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)將迎來結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要機遇。雖然風(fēng)電在發(fā)展道路上遇到一些困難，但是他對風(fēng)電發(fā)展的未來充滿信心。

新技術(shù)有望帶來新飛躍

近期，在風(fēng)電領(lǐng)域，一項被稱為“浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機”的發(fā)明，引起業(yè)內(nèi)專家的廣泛關(guān)注，同時也獲得了國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的專利證。

據(jù)介紹，浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機的特征為：底座上置有環(huán)形凹槽，風(fēng)能機底部旋轉(zhuǎn)體形狀與環(huán)形凹槽內(nèi)腔動配合吻合一致，呈環(huán)形；弧形葉片與風(fēng)能機底部環(huán)形旋轉(zhuǎn)體上側(cè)面垂直連接固定，均布，且同向中心對稱設(shè)置；環(huán)形旋轉(zhuǎn)體的外緣或內(nèi)緣與傳動齒連接，并通過傳動齒與風(fēng)能機組齒輪嚙合連動。其優(yōu)點是：首先，環(huán)形旋轉(zhuǎn)體半浮動結(jié)構(gòu)設(shè)計，運動無功損耗少。其次，葉片弧形設(shè)計以及在環(huán)形旋轉(zhuǎn)體上同向中心對稱設(shè)置，可同時聚集利用地表上數(shù)百米至數(shù)千米高度內(nèi)的不同水平面上的各不同風(fēng)向的風(fēng)力資源，單機功率可達數(shù)萬至數(shù)百萬千瓦甚至千萬千瓦以上。另外，該風(fēng)能機質(zhì)量大、慣性大，以50赫茲的頻率輸出電力直接并網(wǎng)技術(shù)難度小。

業(yè)內(nèi)很多風(fēng)電專家認(rèn)為，浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機如果推廣成功，最直接的影響就是提高我國風(fēng)力發(fā)電的產(chǎn)量，風(fēng)力發(fā)電的比例將有可能占到整個電力的30%以上，從根本上解決我國電力供應(yīng)問題，推動中國乃至全球風(fēng)電的發(fā)展。

我國是風(fēng)電大國，目前常規(guī)風(fēng)力發(fā)電機主要有水平軸風(fēng)力發(fā)電機和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機兩種，其風(fēng)能利用空間基本只能在地表以上100米左右、200米以下的百十米空間，單機裝機功率非常有限，且不能提供連續(xù)穩(wěn)定的電力輸出。其中，水平軸風(fēng)力發(fā)電機世界上應(yīng)用最普遍，其單機容量國外最大的為10兆瓦，而國內(nèi)最大的為6兆瓦。

據(jù)介紹，浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機最大的優(yōu)點就是可同時聚集利用地表上數(shù)百米至數(shù)千米高度內(nèi)、不同水平面上的不同風(fēng)向的風(fēng)力資源，單機功率可達數(shù)萬至數(shù)百萬千瓦甚至千萬千瓦以上，具有質(zhì)量大、慣性大、風(fēng)能利用率高、高層風(fēng)能采集穩(wěn)定、并網(wǎng)技術(shù)難度小等特點。

因此，也有業(yè)內(nèi)人士表示該技術(shù)前景不可估量，一旦實用化，預(yù)計短期內(nèi)即可成為電網(wǎng)的主力機組，或?qū)⒏淖冋麄€國家乃至世界的能源格局，其中巨大的經(jīng)濟效益和社會效益是不言而喻的。

針對浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機，本刊記者特別采訪了中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會理事長賀德馨。賀德馨說，目前該技術(shù)還未轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用技術(shù)。他表示，在風(fēng)能發(fā)電技術(shù)方面，各種發(fā)明不算少數(shù)，最重要的是是否能夠從一項發(fā)明成功地轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H應(yīng)用技術(shù)。另外，賀德馨也認(rèn)為，風(fēng)電領(lǐng)域不斷地出現(xiàn)新的技術(shù)發(fā)明，也說明了風(fēng)電行業(yè)還是很有活力也充滿著激情，還有很大一批人為之努力和奮斗，這也是很值得欣慰的，中國風(fēng)電的發(fā)展將很有前途和希望。

賀德馨還說到，一項發(fā)明要真正轉(zhuǎn)化為一項應(yīng)用技術(shù)，需要經(jīng)過多方面的評價，不僅要從可行性出發(fā)，還要從成本效率安全等各方面來考慮，且須持謹(jǐn)慎態(tài)度從各方面綜合衡量。如浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機這項發(fā)明也需要經(jīng)過各方面的衡量以后，再實施試驗或示范機組，將專利技術(shù)變?yōu)閼?yīng)用技術(shù)。只有轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用技術(shù)以后，才能推動我國風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展和進步。

在風(fēng)能發(fā)電領(lǐng)域，由于投資大、電能質(zhì)量低、機組可利用率低，且風(fēng)電機組的核心技術(shù)掌握在發(fā)達國家手中，目前我國風(fēng)電設(shè)備制造行業(yè)，乃至整個風(fēng)電產(chǎn)業(yè)都是利潤微薄。因此，如果浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機能夠應(yīng)用成功，那對我國風(fēng)電發(fā)展意義尤其重大，或許會給我國風(fēng)電發(fā)展技術(shù)帶來一次質(zhì)的飛躍，甚至是風(fēng)能發(fā)電的一次革命。