常見的火力發電和水力發電不僅加劇了能源緊張問題,也會對環境造成污染。相比之下,在我國一些高山地區等風能資源豐富的地方,如今已經建設了許多風力發電站,生產風能這一種清潔能源。
放眼世界范圍內,越來越多的國家開始重視風力發電,但是一個風電機的造價高昂,為什么還要大力發展?風力發電到底有多賺錢?
風力發電的必要性
一直以來,石油、天然氣、煤等傳統資源大大滿足了人們的生產生活需要。但與此同時,隨著經濟的發展和全球化的加速,人類對資源的需求量大大增長,不僅對環境造成了嚴重的污染,過度開發也導致了這些不可再生資源被過度利用。
根據聯合國的統計數據顯示,目前地球上已開發的石油資源在44年內將會被消耗完畢,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年內消耗殆盡。
如果不考慮開發新的可再生資源,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發展戰略問題,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電方式之一。
目前,風力發電項目主要集中在亞、歐、美三個大洲。相比起發達國家已經在風力發電領域取得較高的經濟效益,我國正在積極投入建設風電機,致力于走可持續發展道路。
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的經濟落后,發展受限。
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:一是東南沿海地區。這一地區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,這一地區由于受到“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電建設區域;三是青藏地區西北部,這一地區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前景廣闊,具有巨大的商業前景。
風力發電的歷史
從古至今,人類利用風能的歷史已經十分悠久。其中,世界范圍內第一個用于發電的風車就是由丹麥人保羅·拉·庫爾在1891年制造的,丹麥生產的風力發電設備如今在國際范圍內也占據了重要的地位。
在第一次世界大戰期間,螺旋槳式飛機得到發展,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計。
在第二次世界大戰前后,對能源的需求推動了風力發電機的發展,特大型風力發電機隨之誕生,但是這種巨型風力發電機的缺陷明顯:性能不穩定、經濟效益差等,這也導致了風力發電機在短期內的發展處于停滯狀態。
直到20世紀70年代初一場關于石油的危機的爆發,人們不得不開始考慮可再生資源的開發和利用,利用風能進行風力發電此時才被人們重新重視起來。
我國利用風能的歷史悠久。早期為了給農作物進行灌溉,帆式風車提水在很長一段時間里發揮了重要的作用。
到了50年代,科學家們開始探索風力發電機組的制作,為后續的風力發電實踐積累了豐富的經驗,但這一時期的風力發電依然缺少成熟的成果輸出。
直到70年代,隨著國家有關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。
作為一種清潔環保、儲量豐富的資源,風能不會給環境造成污染,并且風能不像常規資源會有枯竭的一天,源源不斷,是改善能源結構,解決可持續發展問題的重要資源。
風力發電的優勢
風力發電的優勢明顯。首先,風能與常規能源不同,屬于可再生能源,取之不盡,有利于緩解電力供應緊張問題,被認為是21世紀最主要的新能源。
風力發電對環境不會造成污染,在使用過程中不會排出二氧化碳和其他有害氣體,因此是一種對環境十分友好的清潔能源。
其次,風力發電裝機規模靈活,無論是在淺海或者海灘都可以進行建設,不會占據大面積的耕地,可操作空間十分廣闊。
第三,建設一臺風力發電機的耗時短,可以在短時間內迅速的投入使用,即使是單一的設備也可以先行運作。
第四,風力發電有利于緩解其他惡劣天氣的影響。風力發電設備的存在有利于減弱當地的風力影響,從而降低大風、揚沙等天氣帶來的負面影響,減少沙塵暴的發生概率。
不僅如此,在天氣干燥的西北地區,風力發電設備對于增強東南風的風力發揮著重要的效果,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,風力發電具有很強的穩定性,出現故障的概率低。即使出了故障,維修過程也相對簡單。
世界主要國家風力發電現狀
放眼世界范圍,近幾年風力發電發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“公共事業管理法”,通過該法推動風電的發展,給予風電發展大額的優惠,在1997年前成為世界排名第一的風電大國,遺憾的是后來法規由于石油價格大跌以及聯邦政府的法規期滿而失效,使風電的發展陷入停滯狀態。
但是近幾年美國又開始重新重視該能源的發展。除此之外,西班牙也在風電領域投入了巨大的心思,實行補貼政策。而丹麥的風力發電機的產量更是在全世界范圍內占據60%以上,是目前世界上最大的風力發電機生產國之一,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,在風電領域發展勢頭也曾一度十分迅猛。而我國的風力發電也經歷了幾個不同的階段,分別是:老式風車應用階段、現代風力機械起步階段、科研攻關和示范應用階段、技術成熟和實用推廣階段、調整和鞏固階段,以及當下的穩定發展階段。
雖然我國的風電發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或者正在建設風電場。
風力發電成本高昂
如今隨著世界各國對風力發電機投入的逐步加大,在一些空曠且風力充足的地區,比如高山地區,就經常能看見矗立著一座座巨型的“大風車”在轉動,這些都是能生產清潔能源的風力發電機。
風力發電機的體積巨大,目的是為了能夠保證充足的運轉能量。風力發電機的外表看起來復雜繁瑣,但是實際工作原理卻簡單很多:風力發電機通過轉動巨大的風葉,帶動發電機的運轉,從而實現能量轉換。
但是一臺風電機的價格高昂,一個風電發動機就需要配一臺發動機,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,以及后續的設計測試、定期維護保養等,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?雖然風電發動機造價高昂,但是一臺風電機一天發電量大,能夠滿足許多家庭長達幾個月的用電需求,可以說轉一天就能獲得巨大的收入,即使將損耗成本考慮在內,依然也是盈多于虧,幾年時間內就能賺回成本。
當然具體的時長需要根據當地的風能資源而決定,這也是風力發電機的不足之處。
由于風力發電機相對被動,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速快,自然就能產生充沛的風能。
反之,則可能一天都不能產生多少清潔資源,具有很大的不確定性,比起煤炭等穩定資源的缺點突出。風力發電機盈利充滿發展空間,并且隨著科學技術的進步與發展,未來制造一臺風力發電機的成本只會越來越少。
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