捕風捉能新熱潮

風，從古至今，吹得土地黃沙莽莽，吹得“一川碎石大如斗，隨風滿地石亂走”。特別是強烈風暴，刮得天昏地暗，毀壞房屋，中斷交通，給人類帶來災難。然而，這猛烈、怒吼的風，喚起了人類對它的馴服，讓它順應人的意志，為人類服務。

風作為能源，很早就被人類所開發(fā)利用了。早在2000多年以前，人類開始利用風的“神力”帶動風車引水灌田、碾米磨面，既簡便易行，又經濟實惠。在交通運輸方面，風帆船的誕生，使世界航運航海事業(yè)，欣欣向榮，為世界文明發(fā)展，建立了卓著功勛。可是，自從蒸氣機問世以來，帆船和風車就開始走下坡路。到了近代，特別是石油和煤作為主要能源被廣泛開發(fā)利用以來，風能幾乎被人們遺忘了。

然而，隨著科學技術的發(fā)展，隨著世界性能源危機的日趨嚴重，特別是1973－1974年全球石油漲價，80年代初的石油危機，1991年初海灣爭奪石油戰(zhàn)爭的爆發(fā)，同時，以煤、石油和鈾作為燃料，又面臨嚴重的環(huán)境污染；而水力發(fā)電為了建水庫，有時還要占農田，搬遷居民，代價昂貴。因而，可再生、無污染的風能利用又在世界各國崛起。

近年來，世界各國都在開發(fā)風能。例如，日本的風帆船“新愛德丸”，自80年代，開始在沿海水域航行運輸；荷蘭重新成為世界風車的王國；丹麥多年來依靠風力，不僅緩和了能源緊張的矛盾，而且成為世界最大的風車生產國；英國對風能寄予很大期望，近年，英國的風力發(fā)電至少能滿足本國20％的電力需要；美國自1974年開始執(zhí)行聯(lián)邦風能規(guī)劃，至今擁有風力發(fā)電機組 2000萬臺以上，總裝機容量已達 2 000兆瓦以上。

目前各國大力開發(fā)風能的原因有三：

1．能源問題已成為當今世界矚目的大事。煤、石油、天然氣等常規(guī)能源發(fā)生危機，供不應求，不久即將枯竭，因此，各國都在大力開發(fā)太陽能、生物能、核能、氫能等新能源。

2．風能為太陽能的一種形式，只要太陽不滅，它就取之不盡，用之不竭。據(jù)估計全世界可利用的風能約為10億千瓦，比水利資源多10倍。光陸地上的風能就相當于目前全部火力發(fā)電量的一半。

3．投資少，建成后使用價廉，且無污染。

因此，古老的風能煥發(fā)了青春，必將成為最有希望的能源之一。有人說：“來之即可用，用后去無蹤，做功不受祿，世代無盡窮”。

那么，現(xiàn)在怎樣利用風能呢？目前世界各國主要有兩種利用方式：

1．采用風力機械設備，把風能轉變成機械能，直接為人們所利用，像風力提水灌溉、飲牲畜。

2．采用風力發(fā)電設備，把風能轉變?yōu)闄C械能，然后再將機械能轉變成電能，這就是風力發(fā)電。

不過，新一代的風力機與老式的風力機相比，有著獨特的優(yōu)點，這主要表現(xiàn)為：抗風暴的能力強，耐久可靠；可自動調節(jié)功能，采用計算機控制轉速；運用近代航空技術，機械效率大大提高。新型風輪機非常靈巧，采用高科技的玻璃纖維制成，具有先進的變速裝置和電子控制裝置。稍大一些的風輪機還有長達5米，甚至更長的葉片。目前，最新型的風輪機每轉可發(fā)電300－750千瓦，而其體積大小只相當于普通火力發(fā)電的千分之一。

發(fā)展風力發(fā)電，儲能是關鍵，因為風是間歇性的。簡單的辦法是用蓄電池。強風時發(fā)出的電輸入其中，風不足時，再借助蓄電池帶動直流電機并帶動發(fā)電機發(fā)電，但幾百瓦的還可以，上千瓦的，甚至更大的，此法實為不便。另一種辦法是抽水法。強風時帶動抽水機，將水抽到高處的水庫，電力不足時，再把水庫的水放出來，通過水力發(fā)電來補充。目前，科學家正在研究壓縮空氣儲能和超導體儲能等方法，一旦成功，多變的風將更加有效地被人類所使用，給人們送來光明和溫暖。

巨大的風車，在運行中要受到空氣動力、重力和慣性力的作用，很容易產生破壞性振動。近年來新崛起的非金屬復合材料，它重量輕，強度高，抗疲勞，耐腐蝕，可解決槳葉問題。

據(jù)統(tǒng)計，全世界現(xiàn)今約有25000臺風輪機，總的發(fā)電量已經達到 5 000兆瓦。其中，美國加里福尼亞州就有 1700兆瓦的電力，足夠滿足舊金山市的用電需求量。美國北卡羅來納州的藍嶺山上，建起的世界最大的風力電站，裝機容量為 2000千瓦，可滿足附近7個縣總用電量的20％。美國能源研究與發(fā)展局宣稱，到21世紀初，風力發(fā)電將達200億度，占全國總發(fā)電量的10％左右。洛克希德航空公司甚至認為：若采用5萬4千臺巨型風力發(fā)電機組，可提供1995年美國所需發(fā)電量的l／5。

歐洲是目前全球風輪機應用、發(fā)展最迅速的地區(qū)，其中尤以德國最為突出。德國現(xiàn)已擁有成千上萬臺銀色閃光的風輪機，分布在薩克森平原及其沿海地區(qū)，從而使德國的風能發(fā)電工業(yè)成倍增長。目前，德國風輪機的發(fā)電量已達到1000多兆瓦，足夠勒蘇益格、荷爾斯泰因州5％的用電量。在其他歐洲國家中，丹麥、英國、荷蘭和西班牙等國，也不甘落后。專家們預計，如果風能發(fā)電仍將以目前的速度發(fā)展的話，在未來的10年中，風能將成為歐洲的主要能源。

在亞洲，對風能進行開發(fā)利用的熱潮始于1994年，其中尤以印度的發(fā)展最為迅速。目前，印度已成為繼德國之后全球第二大擁有風能發(fā)電設備的國家。據(jù)統(tǒng)計在1995年初，印度風能的總發(fā)電量已達到300兆瓦。

我國的風力資源十分豐富，僅次于俄羅斯和美國，居世界第三位。20世紀50年代，我國開始研究風力發(fā)電，已研制出風力發(fā)電機和風力拉水機。近年來，功率在千瓦以下的家用微型風力發(fā)電機，已在北京、內蒙、新疆、青海、山西、浙江等地成批生產。

我國幅員遼闊，海岸線長，風力資源十分豐富。據(jù)有關氣象資料表明，我國大部分省、市、自治區(qū)，都有雄厚的風力資源，尤其是西南邊疆。沿海地帶和東北、西北、華北地區(qū)，終年多風，有的地方一年內1／3的時間是大風天。有人粗略估計，我國風能總儲量為16億千瓦，其中可以利用的占10％。

我國風能的分布大致可分四個區(qū)：

l．風能最佳區(qū)：指風速3米／秒以上超過半年。6米／秒以上超過2200小時的地區(qū)。包括西北的克拉瑪依、甘肅的敦煌、內蒙的二連等地，沿海的大連。威海、嵊泗、舟山、平潭一帶。

2．風能較佳區(qū)：指一年內風速超過 3米／秒在 4000小時以上，6米／秒以上的多于1500小時的地區(qū)。包括西藏高原的班戈地區(qū)。唐古拉山，西北的奇臺、塔城，華北北部的集寧、錫林浩特、烏蘭浩特；東北的嫩江、牡丹江、營口以及沿海的塘沽、煙臺、萊州灣、溫州一帶。

3．風能可利用區(qū)：指一年內風速大于6米／秒的時間為 1000小時，風速3米／秒以上，超過3000小時的地區(qū)。包括新疆的烏魯木齊、吐魯番、哈密、甘肅的酒泉、寧夏的銀川以及太原、北京、沈陽、濟南、上海、合肥等地區(qū)。

以上這三類地區(qū)大約占全國總面積2／3左右，其他1／3的地區(qū)風能是不容易利用的。

1991年，中德合資在浙江省舟山群島中的峰泅列島北端青沙鄉(xiāng)李柱山上，建設起發(fā)電能力300千瓦的風力發(fā)電試驗場棗泗礁風力田。風力田由10臺風力發(fā)電機組成，每臺機組由一支高達10余米的綠色粗水泥柱及柱頂端架設的一架白色噴氣式飛機似的風力發(fā)電機組成。機頭有兩葉螺旋槳，每葉長約5米。機身與螺旋槳均由質輕而堅、韌性極強的白色塑料薄膜板制成。隨著風向的變化，機頭同步迎風轉動。因此，泅礁風力田贏來了“新能源島”的美譽。

新疆的風能資源也很豐富，僅次于浙江和內蒙古，居全國第三位。新疆的風持續(xù)時間長（年在100天以上），分布廣（15萬平方公里），風力大（12級大風頻繁在各風口發(fā)生），已初步探明的風能資源年發(fā)電量可達900億千瓦。近年來已在烏魯木齊市郊區(qū)的柴窩堡風區(qū)，已建成我國最大的風力發(fā)電廠，裝機容量為 4000千瓦，已投入運轉發(fā)電機組容量為2105千瓦。年發(fā)電量可達700萬度。

風能資源的利用在我國已初具規(guī)模。一是目前有 8000余架傳統(tǒng)風車，主要用于提水灌溉和曬鹽。二是用于發(fā)電的風力機由1976－1986年的13臺增加到目前的7萬多臺。內蒙古錫林郭勒盟1983年底就已安裝微型風力發(fā)電機540多臺，目前發(fā)展到700多臺。西藏那曲地區(qū)也已引進和安裝了幾十臺小型風力發(fā)電機。此外，在浙江嵊泗、笠山，北京八達嶺等地建成三個風力發(fā)電試驗站，先后安裝10千瓦以下機組9臺。目前，我國主要以50瓦、100瓦、1000瓦、2000瓦的微型和小型風力發(fā)電為主，正在全國推廣。再加太陽能、沼氣等新能源的應用和推廣，為我國農村能源開辟了美好前景。據(jù)農業(yè)部透露：我國已有478萬農（牧）戶、1800多萬農村人口用上了風能和沼氣新能源。在今后10－15年內，風力發(fā)電將在我國東南沿海、“三北”地區(qū)及青藏高原等地基本普及，并將開發(fā)風力田，以獲得更多能源。

關于風能利用的前景，聯(lián)合國1979年發(fā)表的《能源報告叢刊》中，提出了十分誘人的數(shù)字。 1985年裝機容量 5×105千瓦，年發(fā)電量為1．5×109 度；1990年，裝機容量為1×107千瓦，年發(fā)電量為3×1010度；2000年，裝機容量 2×108千瓦，年發(fā)電量為 9×1011度。

目前，盡管風能所能提供的電量還不足全球總發(fā)電量的0．l％，但它將會很快成為人類可靠的動力來源之一。從理論上說，位于美國平原地區(qū)3個州的風能電量足以滿足整個美國的電力需求；同樣，中國內蒙古、浙江、新疆的風能資源所發(fā)生的電量，也可以滿足整個中國的需求。預計，在未來的20年中，數(shù)以萬計的風輪機將會出現(xiàn)在世界風能資源豐富的地區(qū)，并能滿足這些地區(qū)用電需求量的20％－30％。