向风要电，开发中国的“空中三峡”

    图为南通航天万源安迅能风电设备公司首台风机下线现场。
    航天人做起了风力发电机。不久前，在长江边美丽的南通市郊，记者在新落成的高大厂房内目睹了我国首台1.5兆瓦风力发电机组的英姿。机头部件是一个有着60多吨重的庞然大物，比普通的一间房子还大，浅色的机身上赫然写着“中国航天”四个字。  

    这台机组是我国航天人————中国航天科技集团所属的中国运载火箭技术研究院，与西班牙安迅能公司等组建的南通航天万源安迅能风电设备有限公司推出的第一件产品。  

    1.5兆瓦风力发电机组是目前国际上主流的前沿产品，随着首台机组的成功下线，我国在新型风力发电机制造领域实现了本土化，完成了向国际上流行的兆瓦级风力发电技术的跨越，打破了风电设备长期依赖进口的局面。

    风能，取之不尽的清洁能源

    风是一种永不枯竭的资源，其能量大大超过地球上水流的能量，也大于固体燃料和液体燃料能量的总和。在各种能源中，风能是利用起来比较简单的一种，它不同于煤、石油、天然气，需要从地下采掘出来；也不同于水能，必须建造大坝来推动水轮机运转；也不像核能那样，需要昂贵的装置和防护设备。另外，风能是一种清洁能源，不会产生任何污染。  

    我国缺电却不缺风，有资料显示，我国风能储量为32亿千瓦，可开发的装机容量约2.53亿千瓦。陆地上的新疆、甘肃、宁夏，特别是内蒙古，是一个大风力带，有丰富的风力资源；还有许多大风口，如鄱阳湖湖口地区、新疆的达坂城等。在海上，从渤海、黄海到我国的台湾海峡等漫长的海岸线上也有丰富的风力资源。国外专家评论，中国单靠风力发电就能将现有的电力生产翻一番。  

    风能这么好，但开发起来并不容易，专家总结出风能利用的三个难点：一是能量密度低。风能来源于空气的流动，其密度不到水力的1/800。二是风能不稳定。由于气流瞬息万变，风每年每季每天以至每时的变化都很明显。三是空间差异大。因地形带来的风力差异可达几倍到几十倍。  

    自古以来，人们以风相伴并发明了风车，利用风车从事抽水和磨粮等生产活动。直到上世纪中叶之前，用风能发电都是世界科技一个难以逾越的难关。

    风电，不断创新的科技产业

    我国十几年前就开始了对风力发电技术的研究，研制出了200、250、400、600千瓦等多系列的风力发电机组，但面对风力发电机趋向大型化、主流机组达到1000千瓦(1兆瓦)以上的国际趋势，我们却显得落伍了。如今，虽然许多省区市都有开发风电的积极性，但由于我国约70%以上的风力发电设备都依赖进口，风能资源的利用受到了严重制约。  

    风电设备看上去都很“传统”，为什么这么难以研发呢？  

    中国火箭研究院的风电专家胡培孝解释：风力发电看似没有太高的技术含量，但如同汽车一样，它是多种技术的合成，是需要不断创新的领域。一些国家能把人造卫星送上太空，但不一定能造出合格的产业化风电系统。  

    胡培孝说，风力发电机一般由五大部分构成，第一部分是叶轮。随着发电功率越来越大，叶轮上叶片的尺寸也越来越大，比如国际流行的1.5兆瓦机组，单个叶片就有34米长，每个重达5吨。目前，国际上公认的风电利用效率约为4%，叶片设计和制造上若稍有欠缺，效率就更低了。第二部分是齿轮箱。齿轮箱要在极为恶劣的环境下保持工作状态。有的风场冬季零下40摄氏度，夏季又达到零上40摄氏度，这对齿轮及里面的润滑油的要求非同一般。第三部分是发电机组。虽然自然界的风时大时小，十分不稳定，但发出的电压和频率一定要稳定。目前最先进的风力发电机是双馈式发电机，它能使发电机在变转速下保持恒频发电，从而提高了风能能效。我国一些科研单位已成功研制出这种发电机，但兆瓦级的大功率双馈发电机离实用化、产业化还有不小的距离。第四部分叫偏航系统。风向常常是飘忽不定的，偏航系统的作用就是让叶片总能控制在迎风面。最后一部分叫控制系统。它的主要任务是将发电机切入和切除电网，管理来自不同传感器的全部信息。

    胡培孝说，大部分风场都分布在人迹罕至的地方，交通不便，维修困难，这要求整个系统有较高的可靠性。虽然风电系统和火箭系统不好类比，但从某种意义上说，其难度要求实在不逊于火箭：风电系统往往要保持15到20年的正常运行，而火箭发射往往只需要保证半个小时。运载火箭研究院韩树旺副院长介绍，该研究院拥有强大的科研、生产和技术人才储备，在研制长征运载火箭的过程中积累了丰富的系统控制和运行的经验。同时，还自行开发了具有自主知识产权、国内唯一的600千瓦变桨距风力发电机组。因此，火箭研究院跻身风电设备国产化的行列绝不是“高射炮打蚊子”，而是正当其时。南通航天万源安迅能风电设备有限公司在6月末生产出第一台风力发电机后，到年底就将生产交付70余台，明年定单有望达到200台左右。业内专家普遍认为，有航天高科技和系统工程管理的支撑，在这样的领头羊企业带领下，中国风电产业的发展一定会越来越快。

    政策，为风电产业保驾护航

    专家预测，我国风能的可装机能力相当于十几个三峡电站，故风能也有“空中三峡”之称。为了大力发展绿色能源，我国颁布了《可再生能源法》，各地发展风电的呼声很高，仅去年一年，全国就新装风力发电机组近百万千瓦。我国规划，到2010年风电规模达到500万千瓦，2030年达到3000万千瓦。据此计算，未来仅风电设备就是一块十分诱人的“蛋糕”，“十一五”期间的风电投资不下300亿元人民币。  

    中国风能协会副理事长施鹏飞认为，当务之急是制定好的产业政策和提高产业创新能力。他介绍，我国目前的风电机组比国外同类产品成本低20%，但只能批量生产国外10年前的主流技术产品，都是“定桨定速”系列。目前国际主流产品是“变桨变速”，我们通过自主研发只安装了两台样机。按照国家发改委2010年风电装机国产化率要达到70%的要求，我国风电产业的创新能力亟待提高。    也有专家认为，目前鼓励发展风电的配套政策还不够完善。比如风电入网价格，根据《可再生能源法》的规定，风能等可再生能源发电的上网电价，由国家价格主管部门按照有利于促进其开发利用和经济合理的原则确定，同时要推行保护电价加鼓励电价模式的政策。但这一措施尚未落实到位。业内专家建议，目前风电装机总量所占比例很小，不足1%，即使到2030年的3000万千瓦，所占全国发电总装机比例也只有3%，因此，为了促进这一清洁能源的发展，给风电以一个较为宽松的政策环境是十分必要的。

    背景资料

    风能资源和风力发电

    风所具有的能量是很大的，风速每秒钟达9米到10米的5级风，吹到物体表面上的力，每平方米面积上约有10公斤；风速每秒20米的9级风，吹到物体表面上的力，每平方米面积可达50公斤左右；台风的风速可达每秒50—60米，它对每平方米物体表面上的压力，竟可高达200吨以上。被风激起的海浪对海岸的冲击力是相当大的，最大时甚至可达每平方米60吨左右。  

    我国有着丰富的风力资源，主要集中在华北、西北和东北的草原、戈壁滩以及东部、东部的沿海地带和岛屿上。这些地区缺少煤炭及其他常规能源，并且冬春季节风速高，雨水少；夏季风速小，降雨多，风能和水能具有非常好的季节互补。另外，在中国内陆地区，由于特殊的地理条件，有些地区风能资源丰富，适合发展风电，比如江西省鄱阳湖地区以及湖北省通山地区。

    我国可开发利用的风能资源陆地为2.53亿千瓦，近海7.5亿千瓦，合计10.03亿千瓦，居世界前列。近年来，我国风力发电装机容量增加较快，2003年达55万千瓦，2005年达到126万千瓦。按照国家发展规划，2010年将达500万千瓦；2015年将达1000万千瓦；2020年将达到2000万千瓦。