風能利用存在的問題及發展建議

安郁濱

【摘 要】 風能是一種清潔能源，是可再生的綠色能源。自古以來人類就有對風能的利用，但是受制于技術水平導致利用效率低下，被常規能源長期占據主導地位。直到風電的開發，風能的利用才具備可以大規模推廣的條件。然而在風電的開發過程中，出現了能量轉化穩定性差、環境保護矛盾等諸多問題。部分地區已經出現了棄風限電的現象，值得重視。提出應從技術升級、產業規劃、協調發展等方面入手促進風電產業健康發展。

【關鍵詞】 風能 利用 現狀 問題 發展 建議

從根本上來講，地球上的能源都來自于太陽能，風是一種由太陽輻射熱在地表產生的溫差引起的大氣對流現象，風能就是太陽能轉化而來的。據報道，全球可利用的風能大約為2X107MW，比可開發利用的水能總量要大10倍。因此風能的開發利用是非常有潛力的。

風能利用的歷史悠久，中國是有史記載最早利用風能的國家。公元前數世紀已有利用風力提水，其后灌溉、磨面、舂米、風帆船等利用越來越廣泛。宋代的風車應用達到全盛，流行其時的垂直軸風車一直沿用到現在。國外對風能的利用也較早，多使用風車來完成各項工作。堂吉訶德和風車的故事更是讓沒有接觸過風車的人對風車充滿了好奇。如果不是蒸汽機的出現，風車的使用也許會產生另外一種文明。風車之所以被蒸汽機打敗，是因為兩者對能源的利用效率上有天壤之別。風是一種自然現象，是一種不受控制的能源來源，受自然條件約束過多。因此數千年來風能技術發展緩慢，而煤炭、石油的利用卻迅猛發展。但是煤炭石油資源對人類生活來講是不可再生的，資源日趨匱乏，壓力隨之而來。同時，傳統能源的利用伴隨著的是巨大的環境污染，中國的首都北京霧霾日益嚴重，其他的多數大城市也環境惡化，人類社會迫切需要轉型。而科學技術的進步也保證人類可以對其他的能源進行利用。風能就是其中較突出的一種，作為一種無污染、可再生的“新”能源發展潛力巨大。

1 風能利用的現狀

風能利用，主要是采用風力發電技術，將風能轉化為電能。電能是人類社會現代化的必須能源，現在主要依靠火電、水電，已經面臨著資源匱乏、環境惡化等雙重壓力，所以風力發電的意義巨大。風電行業的真正發展始于1973年石油危機，美國、西歐等發達國家為尋求替代化石燃料的能源，投入大量經費，用新技術研制現代風力發電機組，80年代開始建立示范風電場，成為電網新電源。在過去的幾十年里，風電發展不斷超越其預期的發展速度，一直保持著世界增長最快的能源地位。在發達國家，風能作為一種高效、清潔的新能源日益受到廣泛重視。早在1974年美國就開始實行聯邦風能計劃，對國家的風能資源進行評估，研究相關的社會和環境問題，改進風力機的性能，降低造價等。目前美國已成為風力機裝機容量最多的國家。在瑞典、荷蘭、英國、丹麥、德國、日本、西班牙等國家，也根據各自的情況制定了相應的風力發電計劃。丹麥在1996年的能源計劃中，將能源遠景規劃擴展到2030年，提出屆時風電比重將達到50%；歐洲風能協會與綠色和平組織在2002年發表的一份題為《風力12（WINDFORCE 12）》報告中提出，2002年風電要占世界電量的12%，而歐洲很有可能要占到20%[1]。

我國位于亞洲大陸東南、瀕臨太平洋西岸，季風強盛。據國家氣象局估計，全國風力資源的總儲量為每年16億kw，近期可開發的約為1.6億kw，內蒙古、青海、黑龍江、甘肅等省風能儲量居我國前列，年平均風速大于3m/s的天數在200天以上。薛桁[2]等根據全國900余個氣象臺站實測資料作出的多年年平均風能密度分布圖，首次完整細致地估算出各省及全國離地面10m高度層上的風能資源儲量，我國的風能資源總貯量為32.26×1011W，實際可開發量為2.53×1011W。從而從理論上進一步證實了我國風能資源具有巨大的開發潛力。我國風力機的發展，在50年代末是各種木結構的布篷式風車，到60年代中期主要是發展風力提水機。70年代中期以后風能開發利用列入“六五”國家重點項目，得到迅速發展。進人80年代中期以后，我國先后從丹麥、比利時、瑞典、美國、德國引進一批中、大型風力發電機組。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。1992年裝機容量已達8MW。新疆達坂城的風力發電場裝機容量已達3300kw，是全國目前最大的風力發電場。至1990年底全國風力提水的灌溉面積已達2.58萬畝。1997年新增風力發電10萬kw。目前我國已研制出100多種不同型式、不同容量的風力發電機組，并初步形成了風力機產業。盡管如此，與發達國家相比，我國風能的開發利用還相當落后，不但發展速度緩慢而且技術落后，遠沒有形成規模。我國應在風能的開發利用上加大投入力度，使高效清潔的風能在我國能源的格局中占有應有的地位。

2 風能利用存在的突出問題

作為一種新能源的利用，在人類社會習慣于使用常規能源的幾百年的慣性下，仍然面臨著諸多問題。一方面是行業發展社會環境問題比較突出，比如目前在風能發電項目特許權經營招標實踐中企業之間的惡性競爭，企業紛紛亮出了大大低于成本的“跳樓價”。企業之所以愿意這樣做的原因在于“多年來摸透了國家產業政策的脾氣，認為拿到項目苦熬到全行業虧損后，國家會再次調整風力發電定價的辦法，那時就變得有利可圖了”[3]。還有頻頻出現的風機產能過剩、棄風限電等等，這類問題主要要從國家政策層面解決。另一方面，風能發展還面臨著諸多其他制約因素。

2.1 風能的不可控制性導致了利用的困難較大

由于風的特殊性，決定了人類生活的聚集地是盡量避開風力資源豐富地區的，從而必然導致風力資源豐富地區和用電高峰地區的錯位布局。由于風的不穩定性，風力發電對電網運行要求有較高的要求。而傳統電網主要是根據穩定的火電設計建造的，對電能的不穩定性準備不足，因此風電受制約非常明顯。從影響上看，主要存在三個方面的問題。一是加大了電網調度難度；由于布局錯位，電力調度要求較高，給本就基礎建設薄弱的電網系統造成巨大的壓力。二是降低了電能質量；由于風力的不穩定性導致所轉化的電能質量下降。三是挑戰電網安全；由于基礎設施限制，電網對風能發電的特殊性沒有準備，安全性不能充分保障。遲永寧[4]等研究結果表明大規模的風電接入可能會使電網出現線路傳輸功率越限、短路容量增加及電力系統穩定性發生變化等問題。由于面對諸多限制因素且沒有有效的解決手段，近年來西北地區多發的棄風限電就是這種影響下的極端產物。