20世紀70年代,能源危機爆發,因而各類新的能源概念不斷湧現,工程師和發明者們申請了多項利用高空風設計的專利。其中兩個主要設計構架沿用至今:一是在空中建造發電站,利用高空風能發電,然後通過電纜輸送到地麵;二是通過模擬風箏,先將機械能輸送到地麵,再由發電機將其轉換為電。不過這些都還隻是在理論上講得通,要真正地實施起來卻還需要進一步的研究和探索。
為了捕獲高空風能,研究者正在構想出一種風力渦輪風箏模型——這類風箏與一根電纜相連,而且有與大型客機並肩飛行的高度,而飛速旋轉的葉片可能把風能轉換成電能,最後通過電纜傳輸到達電網傳輸係統。為捕獲高空風力急流中蘊藏的能量,風能製造商正在設計、製造各種風箏渦輪機,從而可以將風力動能轉化為電能。
發電風箏能否“飛得更高”?
盡管高空氣流蘊藏著巨大的能量,但長期來看,風箏渦輪機麵臨著風力不穩的挑戰。即便高空位置達到理想狀態,一年也會有5%的時間不刮風。其次,高空風箏發電的另一個障礙就是飛機的幹擾,當然,如果發電風箏能像建核電站和煉油廠取得批準一樣,取得上空飛行的限製許可,空中交通也將不是大問題。
斯坦福大學生態學家肯·卡爾代拉說:“高空風能最終會被證明是一種重要的能源,但它需要完善的基礎設施,確保高空風能發電可持續運行。”
六、世界風力發電現狀
風力發電自20世紀80年代開始受到歐美各國重視以來,至今全球風電發電量以每年25%~30%的驚人速度快速增長。
2007年全球新增裝機9865兆瓦,累計裝機93864兆瓦。2008年全世界新增風力發電裝機容量約2726萬千瓦,增長率約為29%,累計達到1.21億千瓦,增長率為42%。2009年上半年中國風電市場持續井噴,新增裝機規模達到4440兆瓦,風電累計裝機容量達到16.6吉瓦。與此同時,風電大國美國與德國2009年上半年新增風電裝機容量分別為4070兆瓦與800兆瓦,累計裝機量達到29.44吉瓦與24.7吉瓦。
我國2007年風電裝機容量占電力總裝機容量比例隻有0.14%,遠不及發達國家的水平,是同樣處於發展中國家的印度的1/7.5,但中國風電裝機容量快速增長,達到平均35%以上的增速,這個成長性是非常可觀的。對中國來講,未來的風電發展空間非常大,主要原因一是配額還沒有達到標準;二是我國的風能儲備非常豐富,占世界的第三位;三是我國的風電廠已經沒有盈利的現實條件了;四是我國的風電設備市場目前來看,國產化率非常高,以後替代進口以及出口潛力都非常看好。世界主要國家風電裝機容量的增加,其背後是大力發展風電機組的結果。過去幾年,中國風機的增長速度遠遠快於其他幾個主要風機裝機國家。
歐洲最早開發利用風電
英國成為世界上擁有海上風力發電站最多的國家,超越了曾位於榜首的丹麥。目前,英國正在製訂進一步推動海上風力發電站計劃,為家庭提供足夠的電力。到2020年,英國海上風力發電能力幾乎占全球市場的一半。
現在,英國來自岸上及海上風力發電站的電量達到30億瓦,足夠供應150萬個家庭。其中,海上風力發電占20%,還有5座在建電站,2009年末總發電量增加9.38億瓦。估計這種趨勢會繼續下去,最終風能的使用成本將會不斷降低,而且符合國際上減少二氧化碳排放以阻止氣候變化的緊迫需求。英國及其周邊海域擁有歐洲最強的風力,為風力發電提供保證。
浙江省內最大的風力發電場投產
2009年3月,浙江省內最大的風力發電場——浙江溫嶺東海塘風力發電場一期工程建設完成並投入使用。該發電場每台風機功率為2兆瓦,是目前國內單機容量最大的發電機。20台風力發電機沿著海岸線一線排開,場麵壯觀,可供應4萬多戶家庭用電。每台風機都是巨人,風輪直徑80米,風輪中心離地67米,葉片長度超過39米。
目前,中國風力發電總機容量已達9兆千瓦,而且在不斷擴大。由於政策支持,風力發電有利可圖。初定政府補貼價格等於再生能源價格減去火力發電價格,吸引國內外投資者爭相進入中國風電市場。正像國外媒體介紹說,中國風力發電建設成爆炸式成長。不久的將來,中國風力發電將穩坐世界頭把交椅,為節能減排做出貢獻。