航天人做起了風(fēng)力發(fā)電機。不久前，在長江邊美麗的南通市郊，記者在新落成的高大廠房內(nèi)目睹了我國首臺1.5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機組的英姿。機頭部件是一個有著60多噸重的龐然大物，比普通的一間房子還大，淺色的機身上赫然寫著“中國航天”四個字。
這臺機組是我國航天人————中國航天科技集團所屬的中國運載火箭技術(shù)研究院，與西班牙安迅能公司等組建的南通航天萬源安迅能風(fēng)電設(shè)備有限公司推出的第一件產(chǎn)品。
1.5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機組是目前國際上主流的前沿產(chǎn)品，隨著首臺機組的成功下線，我國在新型風(fēng)力發(fā)電機制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了本土化，完成了向國際上流行的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的跨越，打破了風(fēng)電設(shè)備長期依賴進口的局面。
風(fēng)能，取之不盡的清潔能源
風(fēng)是一種永不枯竭的資源，其能量大大超過地球上水流的能量，也大于固體燃料和液體燃料能量的總和。在各種能源中，風(fēng)能是利用起來比較簡單的一種，它不同于煤、石油、天然氣，需要從地下采掘出來；也不同于水能，必須建造大壩來推動水輪機運轉(zhuǎn)；也不像核能那樣，需要昂貴的裝置和防護設(shè)備。另外，風(fēng)能是一種清潔能源，不會產(chǎn)生任何污染。
我國缺電卻不缺風(fēng)，有資料顯示，我國風(fēng)能儲量為32億千瓦，可開發(fā)的裝機容量約2.53億千瓦。陸地上的新疆、甘肅、寧夏，特別是內(nèi)蒙古，是一個大風(fēng)力帶，有豐富的風(fēng)力資源；還有許多大風(fēng)口，如鄱陽湖湖口地區(qū)、新疆的達坂城等。在海上，從渤海、黃海到我國的臺灣海峽等漫長的海岸線上也有豐富的風(fēng)力資源。國外專家評論，中國單靠風(fēng)力發(fā)電就能將現(xiàn)有的電力生產(chǎn)翻一番。
風(fēng)能這么好，但開發(fā)起來并不容易，專家總結(jié)出風(fēng)能利用的三個難點：一是能量密度低。風(fēng)能來源于空氣的流動，其密度不到水力的1/800。二是風(fēng)能不穩(wěn)定。由于氣流瞬息萬變，風(fēng)每年每季每天以至每時的變化都很明顯。三是空間差異大。因地形帶來的風(fēng)力差異可達幾倍到幾十倍。
自古以來，人們以風(fēng)相伴并發(fā)明了風(fēng)車，利用風(fēng)車從事抽水和磨糧等生產(chǎn)活動。直到上世紀中葉之前，用風(fēng)能發(fā)電都是世界科技一個難以逾越的難關(guān)。
風(fēng)電，不斷創(chuàng)新的科技產(chǎn)業(yè)
我國十幾年前就開始了對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究，研制出了200、250、400、600千瓦等多系列的風(fēng)力發(fā)電機組，但面對風(fēng)力發(fā)電機趨向大型化、主流機組達到1000千瓦(1兆瓦)以上的國際趨勢，我們卻顯得落伍了。如今，雖然許多省區(qū)市都有開發(fā)風(fēng)電的積極性，但由于我國約70%以上的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備都依賴進口，風(fēng)能資源的利用受到了嚴重制約。
風(fēng)電設(shè)備看上去都很“傳統(tǒng)”，為什么這么難以研發(fā)呢？
中國火箭研究院的風(fēng)電專家胡培孝解釋：風(fēng)力發(fā)電看似沒有太高的技術(shù)含量，但如同汽車一樣，它是多種技術(shù)的合成，是需要不斷創(chuàng)新的領(lǐng)域。一些國家能把人造衛(wèi)星送上太空，但不一定能造出合格的產(chǎn)業(yè)化風(fēng)電系統(tǒng)。
胡培孝說，風(fēng)力發(fā)電機一般由五大部分構(gòu)成，第一部分是葉輪。隨著發(fā)電功率越來越大，葉輪上葉片的尺寸也越來越大，比如國際流行的1.5兆瓦機組，單個葉片就有34米長，每個重達5噸。目前，國際上公認的風(fēng)電利用效率約為4%，葉片設(shè)計和制造上若稍有欠缺，效率就更低了。第二部分是齒輪箱。齒輪箱要在極為惡劣的環(huán)境下保持工作狀態(tài)。有的風(fēng)場冬季零下40攝氏度，夏季又達到零上40攝氏度，這對齒輪及里面的潤滑油的要求非同一般。第三部分是發(fā)電機組。雖然自然界的風(fēng)時大時小，十分不穩(wěn)定，但發(fā)出的電壓和頻率一定要穩(wěn)定。目前最先進的風(fēng)力發(fā)電機是雙饋式發(fā)電機，它能使發(fā)電機在變轉(zhuǎn)速下保持恒頻發(fā)電，從而提高了風(fēng)能能效。我國一些科研單位已成功研制出這種發(fā)電機，但兆瓦級的大功率雙饋發(fā)電機離實用化、產(chǎn)業(yè)化還有不小的距離。第四部分叫偏航系統(tǒng)。風(fēng)向常常是飄忽不定的，偏航系統(tǒng)的作用就是讓葉片總能控制在迎風(fēng)面。最后一部分叫控制系統(tǒng)。它的主要任務(wù)是將發(fā)電機切入和切除電網(wǎng)，管理來自不同傳感器的全部信息。
胡培孝說，大部分風(fēng)場都分布在人跡罕至的地方，交通不便，維修困難，這要求整個系統(tǒng)有較高的可靠性。雖然風(fēng)電系統(tǒng)和火箭系統(tǒng)不好類比，但從某種意義上說，其難度要求實在不遜于火箭：風(fēng)電系統(tǒng)往往要保持15到20年的正常運行，而火箭發(fā)射往往只需要保證半個小時。運載火箭研究院韓樹旺副院長介紹，該研究院擁有強大的科研、生產(chǎn)和技術(shù)人才儲備，在研制長征運載火箭的過程中積累了豐富的系統(tǒng)控制和運行的經(jīng)驗。同時，還自行開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)、國內(nèi)唯一的600千瓦變槳距風(fēng)力發(fā)電機組。因此，火箭研究院躋身風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化的行列絕不是“高射炮打蚊子”，而是正當其時。南通航天萬源安迅能風(fēng)電設(shè)備有限公司在6月末生產(chǎn)出第一臺風(fēng)力發(fā)電機后，到年底就將生產(chǎn)交付70余臺，明年定單有望達到200臺左右。業(yè)內(nèi)專家普遍認為，有航天高科技和系統(tǒng)工程管理的支撐，在這樣的領(lǐng)頭羊企業(yè)帶領(lǐng)下，中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一定會越來越快。
政策，為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)保駕護航
專家預(yù)測，我國風(fēng)能的可裝機能力相當于十幾個三峽電站，故風(fēng)能也有“空中三峽”之稱。為了大力發(fā)展綠色能源，我國頒布了《可再生能源法》，各地發(fā)展風(fēng)電的呼聲很高，僅去年一年，全國就新裝風(fēng)力發(fā)電機組近百萬千瓦。我國規(guī)劃，到2010年風(fēng)電規(guī)模達到500萬千瓦，2030年達到3000萬千瓦。據(jù)此計算，未來僅風(fēng)電設(shè)備就是一塊十分誘人的“蛋糕”，“十一五”期間的風(fēng)電投資不下300億元人民幣。
中國風(fēng)能協(xié)會副理事長施鵬飛認為，當務(wù)之急是制定好的產(chǎn)業(yè)政策和提高產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力。他介紹，我國目前的風(fēng)電機組比國外同類產(chǎn)品成本低20%，但只能批量生產(chǎn)國外10年前的主流技術(shù)產(chǎn)品，都是“定槳定速”系列。目前國際主流產(chǎn)品是“變槳變速”，我們通過自主研發(fā)只安裝了兩臺樣機。按照國家發(fā)改委2010年風(fēng)電裝機國產(chǎn)化率要達到70%的要求，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力亟待提高。 也有專家認為，目前鼓勵發(fā)展風(fēng)電的配套政策還不夠完善。比如風(fēng)電入網(wǎng)價格，根據(jù)《可再生能源法》的規(guī)定，風(fēng)能等可再生能源發(fā)電的上網(wǎng)電價，由國家價格主管部門按照有利于促進其開發(fā)利用和經(jīng)濟合理的原則確定，同時要推行保護電價加鼓勵電價模式的政策。但這一措施尚未落實到位。業(yè)內(nèi)專家建議，目前風(fēng)電裝機總量所占比例很小，不足1%，即使到2030年的3000萬千瓦，所占全國發(fā)電總裝機比例也只有3%，因此，為了促進這一清潔能源的發(fā)展，給風(fēng)電以一個較為寬松的政策環(huán)境是十分必要的。
背景資料
風(fēng)能資源和風(fēng)力發(fā)電
風(fēng)所具有的能量是很大的，風(fēng)速每秒鐘達9米到10米的5級風(fēng)，吹到物體表面上的力，每平方米面積上約有10公斤；風(fēng)速每秒20米的9級風(fēng)，吹到物體表面上的力，每平方米面積可達50公斤左右；臺風(fēng)的風(fēng)速可達每秒50—60米，它對每平方米物體表面上的壓力，竟可高達200噸以上。被風(fēng)激起的海浪對海岸的沖擊力是相當大的，最大時甚至可達每平方米60噸左右。
我國有著豐富的風(fēng)力資源，主要集中在華北、西北和東北的草原、戈壁灘以及東部、東部的沿海地帶和島嶼上。這些地區(qū)缺少煤炭及其他常規(guī)能源，并且冬春季節(jié)風(fēng)速高，雨水少；夏季風(fēng)速小，降雨多，風(fēng)能和水能具有非常好的季節(jié)互補。另外，在中國內(nèi)陸地區(qū)，由于特殊的地理條件，有些地區(qū)風(fēng)能資源豐富，適合發(fā)展風(fēng)電，比如江西省鄱陽湖地區(qū)以及湖北省通山地區(qū)。
我國可開發(fā)利用的風(fēng)能資源陸地為2.53億千瓦，近海7.5億千瓦，合計10.03億千瓦，居世界前列。近年來，我國風(fēng)力發(fā)電裝機容量增加較快，2003年達55萬千瓦，2005年達到126萬千瓦。按照國家發(fā)展規(guī)劃，2010年將達500萬千瓦；2015年將達1000萬千瓦；2020年將達到2000萬千瓦。
這臺機組是我國航天人————中國航天科技集團所屬的中國運載火箭技術(shù)研究院，與西班牙安迅能公司等組建的南通航天萬源安迅能風(fēng)電設(shè)備有限公司推出的第一件產(chǎn)品。
1.5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機組是目前國際上主流的前沿產(chǎn)品，隨著首臺機組的成功下線，我國在新型風(fēng)力發(fā)電機制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了本土化，完成了向國際上流行的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的跨越，打破了風(fēng)電設(shè)備長期依賴進口的局面。
風(fēng)能，取之不盡的清潔能源
風(fēng)是一種永不枯竭的資源，其能量大大超過地球上水流的能量，也大于固體燃料和液體燃料能量的總和。在各種能源中，風(fēng)能是利用起來比較簡單的一種，它不同于煤、石油、天然氣，需要從地下采掘出來；也不同于水能，必須建造大壩來推動水輪機運轉(zhuǎn)；也不像核能那樣，需要昂貴的裝置和防護設(shè)備。另外，風(fēng)能是一種清潔能源，不會產(chǎn)生任何污染。
我國缺電卻不缺風(fēng)，有資料顯示，我國風(fēng)能儲量為32億千瓦，可開發(fā)的裝機容量約2.53億千瓦。陸地上的新疆、甘肅、寧夏，特別是內(nèi)蒙古，是一個大風(fēng)力帶，有豐富的風(fēng)力資源；還有許多大風(fēng)口，如鄱陽湖湖口地區(qū)、新疆的達坂城等。在海上，從渤海、黃海到我國的臺灣海峽等漫長的海岸線上也有豐富的風(fēng)力資源。國外專家評論，中國單靠風(fēng)力發(fā)電就能將現(xiàn)有的電力生產(chǎn)翻一番。
風(fēng)能這么好，但開發(fā)起來并不容易，專家總結(jié)出風(fēng)能利用的三個難點：一是能量密度低。風(fēng)能來源于空氣的流動，其密度不到水力的1/800。二是風(fēng)能不穩(wěn)定。由于氣流瞬息萬變，風(fēng)每年每季每天以至每時的變化都很明顯。三是空間差異大。因地形帶來的風(fēng)力差異可達幾倍到幾十倍。
自古以來，人們以風(fēng)相伴并發(fā)明了風(fēng)車，利用風(fēng)車從事抽水和磨糧等生產(chǎn)活動。直到上世紀中葉之前，用風(fēng)能發(fā)電都是世界科技一個難以逾越的難關(guān)。
風(fēng)電，不斷創(chuàng)新的科技產(chǎn)業(yè)
我國十幾年前就開始了對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究，研制出了200、250、400、600千瓦等多系列的風(fēng)力發(fā)電機組，但面對風(fēng)力發(fā)電機趨向大型化、主流機組達到1000千瓦(1兆瓦)以上的國際趨勢，我們卻顯得落伍了。如今，雖然許多省區(qū)市都有開發(fā)風(fēng)電的積極性，但由于我國約70%以上的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備都依賴進口，風(fēng)能資源的利用受到了嚴重制約。
風(fēng)電設(shè)備看上去都很“傳統(tǒng)”，為什么這么難以研發(fā)呢？
中國火箭研究院的風(fēng)電專家胡培孝解釋：風(fēng)力發(fā)電看似沒有太高的技術(shù)含量，但如同汽車一樣，它是多種技術(shù)的合成，是需要不斷創(chuàng)新的領(lǐng)域。一些國家能把人造衛(wèi)星送上太空，但不一定能造出合格的產(chǎn)業(yè)化風(fēng)電系統(tǒng)。
胡培孝說，風(fēng)力發(fā)電機一般由五大部分構(gòu)成，第一部分是葉輪。隨著發(fā)電功率越來越大，葉輪上葉片的尺寸也越來越大，比如國際流行的1.5兆瓦機組，單個葉片就有34米長，每個重達5噸。目前，國際上公認的風(fēng)電利用效率約為4%，葉片設(shè)計和制造上若稍有欠缺，效率就更低了。第二部分是齒輪箱。齒輪箱要在極為惡劣的環(huán)境下保持工作狀態(tài)。有的風(fēng)場冬季零下40攝氏度，夏季又達到零上40攝氏度，這對齒輪及里面的潤滑油的要求非同一般。第三部分是發(fā)電機組。雖然自然界的風(fēng)時大時小，十分不穩(wěn)定，但發(fā)出的電壓和頻率一定要穩(wěn)定。目前最先進的風(fēng)力發(fā)電機是雙饋式發(fā)電機，它能使發(fā)電機在變轉(zhuǎn)速下保持恒頻發(fā)電，從而提高了風(fēng)能能效。我國一些科研單位已成功研制出這種發(fā)電機，但兆瓦級的大功率雙饋發(fā)電機離實用化、產(chǎn)業(yè)化還有不小的距離。第四部分叫偏航系統(tǒng)。風(fēng)向常常是飄忽不定的，偏航系統(tǒng)的作用就是讓葉片總能控制在迎風(fēng)面。最后一部分叫控制系統(tǒng)。它的主要任務(wù)是將發(fā)電機切入和切除電網(wǎng)，管理來自不同傳感器的全部信息。
胡培孝說，大部分風(fēng)場都分布在人跡罕至的地方，交通不便，維修困難，這要求整個系統(tǒng)有較高的可靠性。雖然風(fēng)電系統(tǒng)和火箭系統(tǒng)不好類比，但從某種意義上說，其難度要求實在不遜于火箭：風(fēng)電系統(tǒng)往往要保持15到20年的正常運行，而火箭發(fā)射往往只需要保證半個小時。運載火箭研究院韓樹旺副院長介紹，該研究院擁有強大的科研、生產(chǎn)和技術(shù)人才儲備，在研制長征運載火箭的過程中積累了豐富的系統(tǒng)控制和運行的經(jīng)驗。同時，還自行開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)、國內(nèi)唯一的600千瓦變槳距風(fēng)力發(fā)電機組。因此，火箭研究院躋身風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化的行列絕不是“高射炮打蚊子”，而是正當其時。南通航天萬源安迅能風(fēng)電設(shè)備有限公司在6月末生產(chǎn)出第一臺風(fēng)力發(fā)電機后，到年底就將生產(chǎn)交付70余臺，明年定單有望達到200臺左右。業(yè)內(nèi)專家普遍認為，有航天高科技和系統(tǒng)工程管理的支撐，在這樣的領(lǐng)頭羊企業(yè)帶領(lǐng)下，中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一定會越來越快。
政策，為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)保駕護航
專家預(yù)測，我國風(fēng)能的可裝機能力相當于十幾個三峽電站，故風(fēng)能也有“空中三峽”之稱。為了大力發(fā)展綠色能源，我國頒布了《可再生能源法》，各地發(fā)展風(fēng)電的呼聲很高，僅去年一年，全國就新裝風(fēng)力發(fā)電機組近百萬千瓦。我國規(guī)劃，到2010年風(fēng)電規(guī)模達到500萬千瓦，2030年達到3000萬千瓦。據(jù)此計算，未來僅風(fēng)電設(shè)備就是一塊十分誘人的“蛋糕”，“十一五”期間的風(fēng)電投資不下300億元人民幣。
中國風(fēng)能協(xié)會副理事長施鵬飛認為，當務(wù)之急是制定好的產(chǎn)業(yè)政策和提高產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力。他介紹，我國目前的風(fēng)電機組比國外同類產(chǎn)品成本低20%，但只能批量生產(chǎn)國外10年前的主流技術(shù)產(chǎn)品，都是“定槳定速”系列。目前國際主流產(chǎn)品是“變槳變速”，我們通過自主研發(fā)只安裝了兩臺樣機。按照國家發(fā)改委2010年風(fēng)電裝機國產(chǎn)化率要達到70%的要求，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力亟待提高。 也有專家認為，目前鼓勵發(fā)展風(fēng)電的配套政策還不夠完善。比如風(fēng)電入網(wǎng)價格，根據(jù)《可再生能源法》的規(guī)定，風(fēng)能等可再生能源發(fā)電的上網(wǎng)電價，由國家價格主管部門按照有利于促進其開發(fā)利用和經(jīng)濟合理的原則確定，同時要推行保護電價加鼓勵電價模式的政策。但這一措施尚未落實到位。業(yè)內(nèi)專家建議，目前風(fēng)電裝機總量所占比例很小，不足1%，即使到2030年的3000萬千瓦，所占全國發(fā)電總裝機比例也只有3%，因此，為了促進這一清潔能源的發(fā)展，給風(fēng)電以一個較為寬松的政策環(huán)境是十分必要的。
背景資料
風(fēng)能資源和風(fēng)力發(fā)電
風(fēng)所具有的能量是很大的，風(fēng)速每秒鐘達9米到10米的5級風(fēng)，吹到物體表面上的力，每平方米面積上約有10公斤；風(fēng)速每秒20米的9級風(fēng)，吹到物體表面上的力，每平方米面積可達50公斤左右；臺風(fēng)的風(fēng)速可達每秒50—60米，它對每平方米物體表面上的壓力，竟可高達200噸以上。被風(fēng)激起的海浪對海岸的沖擊力是相當大的，最大時甚至可達每平方米60噸左右。
我國有著豐富的風(fēng)力資源，主要集中在華北、西北和東北的草原、戈壁灘以及東部、東部的沿海地帶和島嶼上。這些地區(qū)缺少煤炭及其他常規(guī)能源，并且冬春季節(jié)風(fēng)速高，雨水少；夏季風(fēng)速小，降雨多，風(fēng)能和水能具有非常好的季節(jié)互補。另外，在中國內(nèi)陸地區(qū)，由于特殊的地理條件，有些地區(qū)風(fēng)能資源豐富，適合發(fā)展風(fēng)電，比如江西省鄱陽湖地區(qū)以及湖北省通山地區(qū)。
我國可開發(fā)利用的風(fēng)能資源陸地為2.53億千瓦，近海7.5億千瓦，合計10.03億千瓦，居世界前列。近年來，我國風(fēng)力發(fā)電裝機容量增加較快，2003年達55萬千瓦，2005年達到126萬千瓦。按照國家發(fā)展規(guī)劃，2010年將達500萬千瓦；2015年將達1000萬千瓦；2020年將達到2000萬千瓦。
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來源：經(jīng)濟日報
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本文鏈接：中國航天開發(fā)中國的“空中三峽”
http:www.mangadaku.com/news/2006-7/20067259323.html
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