中國能源再“風(fēng)”一點?

呂靜

依據(jù)氣象和經(jīng)濟模型,中美兩國科學(xué)家計算出,到2030年,使用風(fēng)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(fēng)電分析專家認(rèn)為,期望在幾十年中讓中國能源全部依賴風(fēng)電是不現(xiàn)實的

一項由美國國家科學(xué)基金會資助,哈佛大學(xué)和清華大學(xué)合作進行的研究表明,根據(jù)氣象數(shù)據(jù)而估計的中國風(fēng)力發(fā)電潛力,在今后20年中,風(fēng)可以提供一種無碳的能源,風(fēng)力發(fā)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(fā)電來滿足中國日益增漲的能源需求,每年會產(chǎn)生35億噸的二氧化碳排放,這個數(shù)目比整個歐盟2030年預(yù)計排放的溫室氣體還多。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)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(zhuǎn)向無碳能源的問題,全世界都在關(guān)注的是,中國有什么樣的可替代的辦法?”

風(fēng)能不再是個“傳說”

麥克羅伊和他的同事首次用現(xiàn)有的風(fēng)力資料建立模型來定量分析中國的風(fēng)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(shù)據(jù)生成每塊的風(fēng)力檔案。接著,他們在模型中的每一塊加入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的1.5兆瓦風(fēng)力發(fā)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(qū)),并估算每一塊的能量產(chǎn)出,最后,通過一個安裝渦輪機成本的函數(shù),計算出風(fēng)能的能源成本。

該模型揭示,在中國,集中在西北部廣闊區(qū)域的能源成本,大都可與政府設(shè)定的價格接近。根據(jù)預(yù)測,風(fēng)電場經(jīng)營者可以發(fā)電6.96 萬億度,這個數(shù)目是中國目前年耗電量3.4萬億度的2倍,相當(dāng)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(fēng)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(fēng)電新裝機市場。但是研究人員認(rèn)為,中國幾乎還沒有開始打開挖掘風(fēng)能潛力的大門。

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

麥克羅伊教授則堅持認(rèn)為,他雄心勃勃的設(shè)想是可行的,也是值得認(rèn)真考慮的。

“難以捉摸”的風(fēng)能

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

吳說:“利用現(xiàn)有技術(shù),要讓一個國家的能源供應(yīng)全部來自風(fēng)力是不可能的,因為為了適應(yīng)這種風(fēng)力不穩(wěn)定性的影響,需要智能電網(wǎng)技術(shù)有大的進步。沒有電網(wǎng)技術(shù)或能源儲存的真正進步,根本無法做到這一點?！?/p>

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

麥克羅伊承認(rèn),中國的電網(wǎng)還需要更智能化、更強大,才能適應(yīng)風(fēng)電的變化性。事實上,根據(jù)布魯塞爾“全球風(fēng)能理事會”的資料,中國不發(fā)達的輸電系統(tǒng)已經(jīng)是拖延新風(fēng)電場投產(chǎn)的一種障礙。該機構(gòu)還表示,隨著中國將風(fēng)電發(fā)展轉(zhuǎn)向風(fēng)力充足的西北邊遠(yuǎn)地區(qū),這個問題會更加尖銳,因為那里的電網(wǎng)比全國的平均水平要低,而由風(fēng)所產(chǎn)生的電力在送至消費者之前必須經(jīng)過更遠(yuǎn)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(zhàn)會與技術(shù)上的一樣艱巨。他說,如何資助“智能化和平衡的”電網(wǎng)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(fēng)電場直接接入電網(wǎng)的費用。

麥克羅伊說,中國已經(jīng)在積極升級電網(wǎng),用以將邊遠(yuǎn)地區(qū)的水電項目與人口中心區(qū)相連,該過程也可以加速傳輸風(fēng)電場的巨大電力。

電網(wǎng)升級帶來的機遇

中國已經(jīng)進行的大規(guī)模電網(wǎng)升級措施是在大陸范圍內(nèi)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(fù)責(zé)人,也是超高效直流高壓輸電技術(shù)的專家。他說:“在實現(xiàn)長距離傳輸?shù)姆桨干?中國是世界領(lǐng)先的?！?/p>

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(lǐng)域新的里程碑。這標(biāo)志著中國直流輸電技術(shù)、裝備制造以及電網(wǎng)建設(shè)管理上升到一個新水平、新臺階,進入世界領(lǐng)先行列。預(yù)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(shè)中。

中國目前的電網(wǎng)升級也折射出傳輸遠(yuǎn)距離風(fēng)電的需要。安德森表示,最新的傳輸線路是設(shè)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(wǎng)的規(guī)劃者已經(jīng)開始認(rèn)真考慮風(fēng)能的發(fā)展。去年開始建設(shè)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(fēng)電場的電力,甘肅的風(fēng)場被稱為“陸地上的三峽大壩”,是政府批準(zhǔn)的6個大型風(fēng)能項目之一。

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

30%是對風(fēng)力發(fā)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(xué)家聯(lián)合發(fā)出的這項報告指出:“現(xiàn)在的分析表明,中國的風(fēng)力資源可以達到這一目標(biāo),只要中國政府積極地致力于發(fā)展低碳的未來?！薄?/p>