常見的火力發(fā)電和水力發(fā)電不僅加劇了能源緊張問題,也會對環(huán)境造成污染。相比之下,在我國一些高山地區(qū)等風能資源豐富的地方,如今已經(jīng)建設(shè)了許多風力發(fā)電站,生產(chǎn)風能這一種清潔能源。
放眼世界范圍內(nèi),越來越多的國家開始重視風力發(fā)電,但是一個風電機的造價高昂,為什么還要大力發(fā)展?風力發(fā)電到底有多賺錢?
風力發(fā)電的必要性
一直以來,石油、天然氣、煤等傳統(tǒng)資源大大滿足了人們的生產(chǎn)生活需要。但與此同時,隨著經(jīng)濟的發(fā)展和全球化的加速,人類對資源的需求量大大增長,不僅對環(huán)境造成了嚴重的污染,過度開發(fā)也導(dǎo)致了這些不可再生資源被過度利用。
根據(jù)聯(lián)合國的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,目前地球上已開發(fā)的石油資源在44年內(nèi)將會被消耗完畢,天然氣資源只能夠支持人類活動62年左右,煤炭也將會在230年內(nèi)消耗殆盡。
如果不考慮開發(fā)新的可再生資源,人類未來的子孫后代將會面臨資源枯竭的境況。
因此一些有遠見的科學家們開始考慮人類的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略問題,去積極探索太陽能、海洋能,以及風能等等新的可替代的清潔能源。其中尤其是作為高效清潔能源的風能,是目前炙手可熱的發(fā)電方式之一。
目前,風力發(fā)電項目主要集中在亞、歐、美三個大洲。相比起發(fā)達國家已經(jīng)在風力發(fā)電領(lǐng)域取得較高的經(jīng)濟效益,我國正在積極投入建設(shè)風電機,致力于走可持續(xù)發(fā)展道路。
我國地廣物博,但卻人口眾多,一直以來在資源分布方面都存在著嚴重的不均等問題,這也造成了我國部分地區(qū)的經(jīng)濟落后,發(fā)展受限。
但與此同時,我國有著豐富的風能資源。我國的風能資源集中分布在三個地區(qū):一是東南沿海地區(qū)。這一地區(qū)受到季風與海陸風的影響,海面上的風力強勁,再加上地形問題,阻力小,因此獲得了豐富的風力資源;二是東北和西北地區(qū),這一地區(qū)由于受到“亞洲高壓”的影響,是我國冬季風的源頭,因此具有強勁的風力。
除此之外,內(nèi)蒙古高原的高原地形也有利于風的形成,是我國理想的風力發(fā)電建設(shè)區(qū)域;三是青藏地區(qū)西北部,這一地區(qū)的地形海拔高且平坦,地表植被稀疏,有利于風能的流通。但同時這一地區(qū)的風能資源利用也受到海拔高、大氣稀薄,因此風能的利用率相比起其他的兩個區(qū)域,并沒有得到如此充足的利用。
總體而言,我國的風力資源開發(fā)前景廣闊,具有巨大的商業(yè)前景。
風力發(fā)電的歷史
從古至今,人類利用風能的歷史已經(jīng)十分悠久。其中,世界范圍內(nèi)第一個用于發(fā)電的風車就是由丹麥人保羅·拉·庫爾在1891年制造的,丹麥生產(chǎn)的風力發(fā)電設(shè)備如今在國際范圍內(nèi)也占據(jù)了重要的地位。
在第一次世界大戰(zhàn)期間,螺旋槳式飛機得到發(fā)展,這也推動了近代空氣動力學從理論階段,進入到實踐階段。與此同時,也推動了高速風輪葉片的槳葉設(shè)計。
在第二次世界大戰(zhàn)前后,對能源的需求推動了風力發(fā)電機的發(fā)展,特大型風力發(fā)電機隨之誕生,但是這種巨型風力發(fā)電機的缺陷明顯:性能不穩(wěn)定、經(jīng)濟效益差等,這也導(dǎo)致了風力發(fā)電機在短期內(nèi)的發(fā)展處于停滯狀態(tài)。
直到20世紀70年代初一場關(guān)于石油的危機的爆發(fā),人們不得不開始考慮可再生資源的開發(fā)和利用,利用風能進行風力發(fā)電此時才被人們重新重視起來。
我國利用風能的歷史悠久。早期為了給農(nóng)作物進行灌溉,帆式風車提水在很長一段時間里發(fā)揮了重要的作用。
到了50年代,科學家們開始探索風力發(fā)電機組的制作,為后續(xù)的風力發(fā)電實踐積累了豐富的經(jīng)驗,但這一時期的風力發(fā)電依然缺少成熟的成果輸出。
直到70年代,隨著國家有關(guān)部門的帶頭和共同研制隊伍的擴大,我國在風力機的研制問題上取得了明顯的成果。
作為一種清潔環(huán)保、儲量豐富的資源,風能不會給環(huán)境造成污染,并且風能不像常規(guī)資源會有枯竭的一天,源源不斷,是改善能源結(jié)構(gòu),解決可持續(xù)發(fā)展問題的重要資源。
風力發(fā)電的優(yōu)勢
風力發(fā)電的優(yōu)勢明顯。首先,風能與常規(guī)能源不同,屬于可再生能源,取之不盡,有利于緩解電力供應(yīng)緊張問題,被認為是21世紀最主要的新能源。
風力發(fā)電對環(huán)境不會造成污染,在使用過程中不會排出二氧化碳和其他有害氣體,因此是一種對環(huán)境十分友好的清潔能源。
其次,風力發(fā)電裝機規(guī)模靈活,無論是在淺海或者海灘都可以進行建設(shè),不會占據(jù)大面積的耕地,可操作空間十分廣闊。
第三,建設(shè)一臺風力發(fā)電機的耗時短,可以在短時間內(nèi)迅速的投入使用,即使是單一的設(shè)備也可以先行運作。
第四,風力發(fā)電有利于緩解其他惡劣天氣的影響。風力發(fā)電設(shè)備的存在有利于減弱當?shù)氐娘L力影響,從而降低大風、揚沙等天氣帶來的負面影響,減少沙塵暴的發(fā)生概率。
不僅如此,在天氣干燥的西北地區(qū),風力發(fā)電設(shè)備對于增強東南風的風力發(fā)揮著重要的效果,能夠推動暖濕氣流的前進,從而使得該地的降水增加,緩解干旱問題。
第五,風力發(fā)電具有很強的穩(wěn)定性,出現(xiàn)故障的概率低。即使出了故障,維修過程也相對簡單。
世界主要國家風力發(fā)電現(xiàn)狀
放眼世界范圍,近幾年風力發(fā)電發(fā)展速度最快的國家當屬德國,超過美國的第一地位。德國政府甚至計劃到2050年時,新能源占總裝機容量要達到50%。
而前文提到的美國,早在1978年就通過了“公共事業(yè)管理法”,通過該法推動風電的發(fā)展,給予風電發(fā)展大額的優(yōu)惠,在1997年前成為世界排名第一的風電大國,遺憾的是后來法規(guī)由于石油價格大跌以及聯(lián)邦政府的法規(guī)期滿而失效,使風電的發(fā)展陷入停滯狀態(tài)。
但是近幾年美國又開始重新重視該能源的發(fā)展。除此之外,西班牙也在風電領(lǐng)域投入了巨大的心思,實行補貼政策。而丹麥的風力發(fā)電機的產(chǎn)量更是在全世界范圍內(nèi)占據(jù)60%以上,是目前世界上最大的風力發(fā)電機生產(chǎn)國之一,在世界市場上占有重要的地位。
而在東南亞國家中,發(fā)展速度較快的主要是兩個國家,一個是中國,另一個則是毗鄰的印度。
印度由于采取了低利率貸款等政策,在風電領(lǐng)域發(fā)展勢頭也曾一度十分迅猛。而我國的風力發(fā)電也經(jīng)歷了幾個不同的階段,分別是:老式風車應(yīng)用階段、現(xiàn)代風力機械起步階段、科研攻關(guān)和示范應(yīng)用階段、技術(shù)成熟和實用推廣階段、調(diào)整和鞏固階段,以及當下的穩(wěn)定發(fā)展階段。
雖然我國的風電發(fā)展還比不上歐美等國家,但總體來說在不斷的前進,目前已有多個省市已經(jīng)或者正在建設(shè)風電場。
風力發(fā)電成本高昂
如今隨著世界各國對風力發(fā)電機投入的逐步加大,在一些空曠且風力充足的地區(qū),比如高山地區(qū),就經(jīng)常能看見矗立著一座座巨型的“大風車”在轉(zhuǎn)動,這些都是能生產(chǎn)清潔能源的風力發(fā)電機。
風力發(fā)電機的體積巨大,目的是為了能夠保證充足的運轉(zhuǎn)能量。風力發(fā)電機的外表看起來復(fù)雜繁瑣,但是實際工作原理卻簡單很多:風力發(fā)電機通過轉(zhuǎn)動巨大的風葉,帶動發(fā)電機的運轉(zhuǎn),從而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。
但是一臺風電機的價格高昂,一個風電發(fā)動機就需要配一臺發(fā)動機,以及性能高的配件,造價甚至可以高達700萬,使用期限一般是20年左右。這還不包括后期在人力資源方面的成本投入,以及后續(xù)的設(shè)計測試、定期維護保養(yǎng)等,需要足夠的資金進行支持,可以說每一步都需要投入巨大的成本。
那風電機到底多久才能回本呢?是不是真的如此賺錢呢?雖然風電發(fā)動機造價高昂,但是一臺風電機一天發(fā)電量大,能夠滿足許多家庭長達幾個月的用電需求,可以說轉(zhuǎn)一天就能獲得巨大的收入,即使將損耗成本考慮在內(nèi),依然也是盈多于虧,幾年時間內(nèi)就能賺回成本。
當然具體的時長需要根據(jù)當?shù)氐娘L能資源而決定,這也是風力發(fā)電機的不足之處。
由于風力發(fā)電機相對被動,多了存不住,少了不夠用,并且受外在天氣的影響程度較大。當風力資源充足時風車轉(zhuǎn)速快,自然就能產(chǎn)生充沛的風能。
反之,則可能一天都不能產(chǎn)生多少清潔資源,具有很大的不確定性,比起煤炭等穩(wěn)定資源的缺點突出。風力發(fā)電機盈利充滿發(fā)展空間,并且隨著科學技術(shù)的進步與發(fā)展,未來制造一臺風力發(fā)電機的成本只會越來越少。
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