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“好風”成電力 “綠能”惠人間

——中國風電實現跨越式發展

張保淑
2018年06月17日09:59 | 來源:人民網-人民日報海外版
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原標題:“好風”成電力 “綠能”惠人間(改革開放40周年科技系列報道之能源篇②)

迎面山上有個風車,

從早到晚,

不停地轉著。

白天,你轉動碧海青山

夜晚,你旋轉日月星河

……

如果這邊沒有你,

我們的光明不知在哪裡。

風車,轉吧轉吧,

轉走歲月的梭,

轉出時光的歌。

感性的詩人用細膩的筆觸,栩栩如生地刻畫下眼前迎風飛旋的風車,飽含深情地謳歌它們是碧海青山之上、日月星河之下的一道道亮麗風景,是給人間帶來光明的使者。是的,在廣袤的中華大地上,越來越多的風車巍然聳立起來,它們迎著改革開放的強勁東風盡情飛舞,把分分秒秒的時光幻化成源源不斷的電力,照亮了我們的生活。

改革開放40年來,特別是最近10年,中國風車漂洋過海,在世界各地扎根。從東非高原埃塞俄比亞的阿達瑪城郊到北歐瑞典的布萊肯湖畔﹔從中美洲巴拿馬科克萊省佩諾諾美到南美智利中部的科金博大區海岸,都能看到中國風車的雄姿。它們一刻不停地在長風中耕耘,為當地民眾生產和生活持續提供綠色電力。

①堪稱“綠色能源王者”

風電是“風能發電”或者“風力發電”的簡稱,就是把風的動能轉變成機械動能,再把機械能轉化為電力動能。其原理是利用風力帶動風車葉片旋轉,再通過增速機將旋轉的速度提升,來帶動發電機發電。由此可見,風力發電不需要使用燃料,也不會產生輻射或者其他污染,是名副其實的取之不盡、用之不竭的“綠色能源王者”。

風力發電所需要的裝置,被稱作風力發電機組,一般來說,其結構大體上可分風輪、發電機和鐵塔三部分。風輪是把風的動能轉變為機械能的重要部件,它由兩隻(或更多隻)螺旋槳形的葉輪組成。當風吹向漿葉時,槳葉上產生氣動力驅動風輪轉動。槳葉的材料要求強度高、重量輕,多用玻璃鋼或其他復合材料(如碳纖維)來制造。(也有一些垂直風輪,S型旋轉葉片等,其作用也與常規螺旋槳型葉片相同)

由於風輪的轉速比較低,並且風力大小和方向經常變化,導致轉速不穩定,所以在帶動發電機之前,還必須附加一個把轉速提高到發電機額定轉速的齒輪變速箱,再加一個調速機構使轉速保持穩定,然后再聯接到發電機上。鐵塔是支承風輪、發電機的構架。通常情況下,鐵塔修建得比較高,這樣可以獲得較大和較均勻的風力。

除了上述風力發電裝置之外,還有一種旨在開發利用200米以上高空充裕風能的高空風力發電系統,形成了兩條技術路徑。

第一條把發電機懸置於空中的高空渦輪發電技術,就是利用氦氣球等的升力作用,將發電機升到半空中,在高空中利用豐富的風能轉化為機械能,機械能轉化為電能,之后通過電纜傳到地面電網。第二條是把發電機設置於地面的高空“風箏”型發電技術,就是把發電機組固定在地面上,通過巨型“風箏”在空中利用風能拉動地面發電機組,從而將風能轉化為機械能,帶動地面的發電機轉化為電能。

②陸海空立體拓展

上世紀70年代末,中國開始進行風電並網示范研究,並引進國外風機建設示范風電場,與中國改革開放基本同時起步。在此之前,新中國的風力發電主要是解決海島和偏遠農村牧區居民的用電問題,重點建設離網小型風電機組。1981年,旨在組織本行業進行學術交流及科技成果展覽展示等活動的中國風能協會成立,為促進中國風能技術進步,推動風能產業發展,增加全社會新能源意識等奠定了重要基礎。

1986年,位於膠東半島最東端的中國第一座風電場即馬蘭風力發電場並網發電,該電廠從丹麥引進了當時最為成熟的風電機組。為解決運行維護問題,中國有關方面人員赴丹麥進行了為期1個月的培訓,學習了維修、定期檢修、備件更換以及故障排除等技能,培養了一批風電人才。中國可再生能源學會風能專業委員會主任姚興佳指出,20世紀80年代,中國各地在引進國外風電機組的同時,大力推進自主研制工作,總體來說,中國當時處在風電機組等核心設備的研制起步階段,國家科技項目陸續支持研制離網型和並網型風電機組,雖然絕大部分未實現批量生產,但是為風電事業進一步發展開辟了道路。

對中國風電在“九五”“十五”(1996年到2005年)期間的發展,姚興佳介紹說,這10年間,重點實施了“乘風計劃”、國家科技攻關計劃以及國債項目等支持建立了一批風電整機制造企業,進行技術引進和消化吸收,一些企業掌握了600千瓦和750 千瓦單機容量風電機組的總裝技術和關鍵部件設計制造技術等,實現了規模化生產,邁出了產業化發展的第一步。

姚興佳特別指出,“十五”期間,通過對國家“863”計劃相關項目的支持,中國完成了具有完全自主知識產權的1兆瓦(1兆瓦=1000千瓦)和1.2兆瓦兩種不同類型風電機組的制造,並於2005 年並網發電,標志中國風電技術跨入兆瓦級時代。

以2006 年《可再生能源法》為標志,中國風電正式進入大規模開發應用和跨越式發展新階段。到2008年底,中國提前兩年完成國家“十一五”風電發展規劃目標,裝機總容量躋身世界前四位。數據顯示,截至2017年底,國內風電累計裝機容量已達到1.88億千瓦,所貢獻的電力約佔全國總電力的5%。預計到2020年,中國風電裝機預計達到2.25億千瓦,風機運維整體市場容量將超過200億元。

值得注意的是,中國風電除了在陸上繼續拓展之外,呈現向“海空”立體進軍格局。

以2008年上海東海大橋10萬千瓦海上風電示范項目開工建設為標志,中國風電開發建設開始了大規模向海上推進的歷程。2017年是中國海上風電產業騰飛之年,全年海上風電新增裝機容量為1164兆瓦,累計總裝機容量達到2788兆瓦,排名全球第三。

今年1月30日,國內首個商業化高空風能發電項目在安徽績溪金沙鎮開工,該項目採用廣東高空風能技術有限公司研發的5兆瓦高空風能發電機組,總建設規模達100兆瓦。這標志中國高空風電資源利用正式起步。

③“走出去”腳步鏗鏘有力

在埃塞俄比亞中部,距首都亞的斯亞貝巴約95公裡的高原上,由102台風機組成的巨陣是該國最壯觀的景象之一,它們巍然聳立,迎風勁舞,妝扮著古老的東非大地,守護著那裡的青山綠水。這就是埃塞俄比亞阿達瑪二期風電項目,總裝機容量153兆瓦,在2015年5月正式竣工發電后,解決了亞的斯亞貝巴20%以上的用電需求,是中國目前在境外實施的採用中國技術、中國標准的最大風電總承包項目之一,對於改善當地社會經濟面貌,幫助埃塞政府逐步建立和形成本民族風電工業,促進當地社會經濟增長和轉型計劃發揮重大作用。

像很多領域發生的故事一樣,中國風電伴隨著改革開放深入推進而走過了技術引進、人才培養、自主創新、奮力追趕、努力趕超的發展歷程,從而實現從小到大、由若變強的艱苦蝶變,達到技術自立自強,進而向國際社會貢獻中國技術、中國標准和中國品牌。

早在2007年9月,中國華儀風能公司與智利一家公司簽署協議,實現了首批擁有自主知識產權的大功率風機整機出口,改寫了國際風電產業的發展格局。

在此后十余年間,中國風電“走出去”取得驕人業績。據統計,截至2017年底,共有金風科技、聯合動力、東方風電等17家企業向33個國家和地區出口了1707 台機組。

隨著中國風電迅猛發展,中國的能源結構悄然間綠色化,目前風電已超過核電成為我國第三大電源,並且其比例還將繼續上升。就世界范圍而言,節能減排、遏制全球氣候變暖、實現可持續發展的任務依然艱巨,天然綠色、資源豐富的風電必將發揮其日益重要的作用。對中國風電科技人員和風電產業來說,要堅持一如既往的拼搏精神,胸懷壯志、自強不息,在風中辛勤地耕耘,為守護綠色的地球家園作出更大貢獻。

《 人民日報海外版 》( 2018年06月16日 第 08 版)

(責編:施麟、賀迎春)

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