捕風(fēng)捉能新熱潮

風(fēng)，從古至今，吹得土地黃沙莽莽，吹得“一川碎石大如斗，隨風(fēng)滿地石亂走”。特別是強(qiáng)烈風(fēng)暴，刮得天昏地暗，毀壞房屋，中斷交通，給人類帶來災(zāi)難。然而，這猛烈、怒吼的風(fēng)，喚起了人類對(duì)它的馴服，讓它順應(yīng)人的意志，為人類服務(wù)。

風(fēng)作為能源，很早就被人類所開發(fā)利用了。早在2000多年以前，人類開始利用風(fēng)的“神力”帶動(dòng)風(fēng)車引水灌田、碾米磨面，既簡(jiǎn)便易行，又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。在交通運(yùn)輸方面，風(fēng)帆船的誕生，使世界航運(yùn)航海事業(yè)，欣欣向榮，為世界文明發(fā)展，建立了卓著功勛。可是，自從蒸氣機(jī)問世以來，帆船和風(fēng)車就開始走下坡路。到了近代，特別是石油和煤作為主要能源被廣泛開發(fā)利用以來，風(fēng)能幾乎被人們遺忘了。

然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，隨著世界性能源危機(jī)的日趨嚴(yán)重，特別是1973－1974年全球石油漲價(jià)，80年代初的石油危機(jī)，1991年初海灣爭(zhēng)奪石油戰(zhàn)爭(zhēng)的爆發(fā)，同時(shí)，以煤、石油和鈾作為燃料，又面臨嚴(yán)重的環(huán)境污染；而水力發(fā)電為了建水庫，有時(shí)還要占農(nóng)田，搬遷居民，代價(jià)昂貴。因而，可再生、無污染的風(fēng)能利用又在世界各國(guó)崛起。

近年來，世界各國(guó)都在開發(fā)風(fēng)能。例如，日本的風(fēng)帆船“新愛德丸”，自80年代，開始在沿海水域航行運(yùn)輸；荷蘭重新成為世界風(fēng)車的王國(guó)；丹麥多年來依靠風(fēng)力，不僅緩和了能源緊張的矛盾，而且成為世界最大的風(fēng)車生產(chǎn)國(guó)；英國(guó)對(duì)風(fēng)能寄予很大期望，近年，英國(guó)的風(fēng)力發(fā)電至少能滿足本國(guó)20％的電力需要；美國(guó)自1974年開始執(zhí)行聯(lián)邦風(fēng)能規(guī)劃，至今擁有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 2000萬臺(tái)以上，總裝機(jī)容量已達(dá) 2 000兆瓦以上。

目前各國(guó)大力開發(fā)風(fēng)能的原因有三：

1．能源問題已成為當(dāng)今世界矚目的大事。煤、石油、天然氣等常規(guī)能源發(fā)生危機(jī)，供不應(yīng)求，不久即將枯竭，因此，各國(guó)都在大力開發(fā)太陽能、生物能、核能、氫能等新能源。

2．風(fēng)能為太陽能的一種形式，只要太陽不滅，它就取之不盡，用之不竭。據(jù)估計(jì)全世界可利用的風(fēng)能約為10億千瓦，比水利資源多10倍。光陸地上的風(fēng)能就相當(dāng)于目前全部火力發(fā)電量的一半。

3．投資少，建成后使用價(jià)廉，且無污染。

因此，古老的風(fēng)能煥發(fā)了青春，必將成為最有希望的能源之一。有人說：“來之即可用，用后去無蹤，做功不受祿，世代無盡窮”。

那么，現(xiàn)在怎樣利用風(fēng)能呢？目前世界各國(guó)主要有兩種利用方式：

1．采用風(fēng)力機(jī)械設(shè)備，把風(fēng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，直接為人們所利用，像風(fēng)力提水灌溉、飲牲畜。

2．采用風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能，這就是風(fēng)力發(fā)電。

不過，新一代的風(fēng)力機(jī)與老式的風(fēng)力機(jī)相比，有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，這主要表現(xiàn)為：抗風(fēng)暴的能力強(qiáng)，耐久可靠；可自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，采用計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)速；運(yùn)用近代航空技術(shù)，機(jī)械效率大大提高。新型風(fēng)輪機(jī)非常靈巧，采用高科技的玻璃纖維制成，具有先進(jìn)的變速裝置和電子控制裝置。稍大一些的風(fēng)輪機(jī)還有長(zhǎng)達(dá)5米，甚至更長(zhǎng)的葉片。目前，最新型的風(fēng)輪機(jī)每轉(zhuǎn)可發(fā)電300－750千瓦，而其體積大小只相當(dāng)于普通火力發(fā)電的千分之一。

發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，儲(chǔ)能是關(guān)鍵，因?yàn)轱L(fēng)是間歇性的。簡(jiǎn)單的辦法是用蓄電池。強(qiáng)風(fēng)時(shí)發(fā)出的電輸入其中，風(fēng)不足時(shí)，再借助蓄電池帶動(dòng)直流電機(jī)并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，但幾百瓦的還可以，上千瓦的，甚至更大的，此法實(shí)為不便。另一種辦法是抽水法。強(qiáng)風(fēng)時(shí)帶動(dòng)抽水機(jī)，將水抽到高處的水庫，電力不足時(shí)，再把水庫的水放出來，通過水力發(fā)電來補(bǔ)充。目前，科學(xué)家正在研究壓縮空氣儲(chǔ)能和超導(dǎo)體儲(chǔ)能等方法，一旦成功，多變的風(fēng)將更加有效地被人類所使用，給人們送來光明和溫暖。

巨大的風(fēng)車，在運(yùn)行中要受到空氣動(dòng)力、重力和慣性力的作用，很容易產(chǎn)生破壞性振動(dòng)。近年來新崛起的非金屬?gòu)?fù)合材料，它重量輕，強(qiáng)度高，抗疲勞，耐腐蝕，可解決槳葉問題。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界現(xiàn)今約有25000臺(tái)風(fēng)輪機(jī)，總的發(fā)電量已經(jīng)達(dá)到 5 000兆瓦。其中，美國(guó)加里福尼亞州就有 1700兆瓦的電力，足夠滿足舊金山市的用電需求量。美國(guó)北卡羅來納州的藍(lán)嶺山上，建起的世界最大的風(fēng)力電站，裝機(jī)容量為 2000千瓦，可滿足附近7個(gè)縣總用電量的20％。美國(guó)能源研究與發(fā)展局宣稱，到21世紀(jì)初，風(fēng)力發(fā)電將達(dá)200億度，占全國(guó)總發(fā)電量的10％左右。洛克希德航空公司甚至認(rèn)為：若采用5萬4千臺(tái)巨型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，可提供1995年美國(guó)所需發(fā)電量的l／5。

歐洲是目前全球風(fēng)輪機(jī)應(yīng)用、發(fā)展最迅速的地區(qū)，其中尤以德國(guó)最為突出。德國(guó)現(xiàn)已擁有成千上萬臺(tái)銀色閃光的風(fēng)輪機(jī)，分布在薩克森平原及其沿海地區(qū)，從而使德國(guó)的風(fēng)能發(fā)電工業(yè)成倍增長(zhǎng)。目前，德國(guó)風(fēng)輪機(jī)的發(fā)電量已達(dá)到1000多兆瓦，足夠勒蘇益格、荷爾斯泰因州5％的用電量。在其他歐洲國(guó)家中，丹麥、英國(guó)、荷蘭和西班牙等國(guó)，也不甘落后。專家們預(yù)計(jì)，如果風(fēng)能發(fā)電仍將以目前的速度發(fā)展的話，在未來的10年中，風(fēng)能將成為歐洲的主要能源。

在亞洲，對(duì)風(fēng)能進(jìn)行開發(fā)利用的熱潮始于1994年，其中尤以印度的發(fā)展最為迅速。目前，印度已成為繼德國(guó)之后全球第二大擁有風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的國(guó)家。據(jù)統(tǒng)計(jì)在1995年初，印度風(fēng)能的總發(fā)電量已達(dá)到300兆瓦。

我國(guó)的風(fēng)力資源十分豐富，僅次于俄羅斯和美國(guó)，居世界第三位。20世紀(jì)50年代，我國(guó)開始研究風(fēng)力發(fā)電，已研制出風(fēng)力發(fā)電機(jī)和風(fēng)力拉水機(jī)。近年來，功率在千瓦以下的家用微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，已在北京、內(nèi)蒙、新疆、青海、山西、浙江等地成批生產(chǎn)。

我國(guó)幅員遼闊，海岸線長(zhǎng)，風(fēng)力資源十分豐富。據(jù)有關(guān)氣象資料表明，我國(guó)大部分省、市、自治區(qū)，都有雄厚的風(fēng)力資源，尤其是西南邊疆。沿海地帶和東北、西北、華北地區(qū)，終年多風(fēng)，有的地方一年內(nèi)1／3的時(shí)間是大風(fēng)天。有人粗略估計(jì)，我國(guó)風(fēng)能總儲(chǔ)量為16億千瓦，其中可以利用的占10％。

我國(guó)風(fēng)能的分布大致可分四個(gè)區(qū)：

l．風(fēng)能最佳區(qū)：指風(fēng)速3米／秒以上超過半年。6米／秒以上超過2200小時(shí)的地區(qū)。包括西北的克拉瑪依、甘肅的敦煌、內(nèi)蒙的二連等地，沿海的大連。威海、嵊泗、舟山、平潭一帶。

2．風(fēng)能較佳區(qū)：指一年內(nèi)風(fēng)速超過 3米／秒在 4000小時(shí)以上，6米／秒以上的多于1500小時(shí)的地區(qū)。包括西藏高原的班戈地區(qū)。唐古拉山，西北的奇臺(tái)、塔城，華北北部的集寧、錫林浩特、烏蘭浩特；東北的嫩江、牡丹江、營(yíng)口以及沿海的塘沽、煙臺(tái)、萊州灣、溫州一帶。

3．風(fēng)能可利用區(qū)：指一年內(nèi)風(fēng)速大于6米／秒的時(shí)間為 1000小時(shí)，風(fēng)速3米／秒以上，超過3000小時(shí)的地區(qū)。包括新疆的烏魯木齊、吐魯番、哈密、甘肅的酒泉、寧夏的銀川以及太原、北京、沈陽、濟(jì)南、上海、合肥等地區(qū)。

以上這三類地區(qū)大約占全國(guó)總面積2／3左右，其他1／3的地區(qū)風(fēng)能是不容易利用的。

1991年，中德合資在浙江省舟山群島中的峰泅列島北端青沙鄉(xiāng)李柱山上，建設(shè)起發(fā)電能力300千瓦的風(fēng)力發(fā)電試驗(yàn)場(chǎng)棗泗礁風(fēng)力田。風(fēng)力田由10臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成，每臺(tái)機(jī)組由一支高達(dá)10余米的綠色粗水泥柱及柱頂端架設(shè)的一架白色噴氣式飛機(jī)似的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成。機(jī)頭有兩葉螺旋槳，每葉長(zhǎng)約5米。機(jī)身與螺旋槳均由質(zhì)輕而堅(jiān)、韌性極強(qiáng)的白色塑料薄膜板制成。隨著風(fēng)向的變化，機(jī)頭同步迎風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，泅礁風(fēng)力田贏來了“新能源島”的美譽(yù)。

新疆的風(fēng)能資源也很豐富，僅次于浙江和內(nèi)蒙古，居全國(guó)第三位。新疆的風(fēng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)（年在100天以上），分布廣（15萬平方公里），風(fēng)力大（12級(jí)大風(fēng)頻繁在各風(fēng)口發(fā)生），已初步探明的風(fēng)能資源年發(fā)電量可達(dá)900億千瓦。近年來已在烏魯木齊市郊區(qū)的柴窩堡風(fēng)區(qū)，已建成我國(guó)最大的風(fēng)力發(fā)電廠，裝機(jī)容量為 4000千瓦，已投入運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)組容量為2105千瓦。年發(fā)電量可達(dá)700萬度。

風(fēng)能資源的利用在我國(guó)已初具規(guī)模。一是目前有 8000余架傳統(tǒng)風(fēng)車，主要用于提水灌溉和曬鹽。二是用于發(fā)電的風(fēng)力機(jī)由1976－1986年的13臺(tái)增加到目前的7萬多臺(tái)。內(nèi)蒙古錫林郭勒盟1983年底就已安裝微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)540多臺(tái)，目前發(fā)展到700多臺(tái)。西藏那曲地區(qū)也已引進(jìn)和安裝了幾十臺(tái)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。此外，在浙江嵊泗、笠山，北京八達(dá)嶺等地建成三個(gè)風(fēng)力發(fā)電試驗(yàn)站，先后安裝10千瓦以下機(jī)組9臺(tái)。目前，我國(guó)主要以50瓦、100瓦、1000瓦、2000瓦的微型和小型風(fēng)力發(fā)電為主，正在全國(guó)推廣。再加太陽能、沼氣等新能源的應(yīng)用和推廣，為我國(guó)農(nóng)村能源開辟了美好前景。據(jù)農(nóng)業(yè)部透露：我國(guó)已有478萬農(nóng)（牧）戶、1800多萬農(nóng)村人口用上了風(fēng)能和沼氣新能源。在今后10－15年內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電將在我國(guó)東南沿海、“三北”地區(qū)及青藏高原等地基本普及，并將開發(fā)風(fēng)力田，以獲得更多能源。

關(guān)于風(fēng)能利用的前景，聯(lián)合國(guó)1979年發(fā)表的《能源報(bào)告叢刊》中，提出了十分誘人的數(shù)字。 1985年裝機(jī)容量 5×105千瓦，年發(fā)電量為1．5×109 度；1990年，裝機(jī)容量為1×107千瓦，年發(fā)電量為3×1010度；2000年，裝機(jī)容量 2×108千瓦，年發(fā)電量為 9×1011度。

目前，盡管風(fēng)能所能提供的電量還不足全球總發(fā)電量的0．l％，但它將會(huì)很快成為人類可靠的動(dòng)力來源之一。從理論上說，位于美國(guó)平原地區(qū)3個(gè)州的風(fēng)能電量足以滿足整個(gè)美國(guó)的電力需求；同樣，中國(guó)內(nèi)蒙古、浙江、新疆的風(fēng)能資源所發(fā)生的電量，也可以滿足整個(gè)中國(guó)的需求。預(yù)計(jì)，在未來的20年中，數(shù)以萬計(jì)的風(fēng)輪機(jī)將會(huì)出現(xiàn)在世界風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，并能滿足這些地區(qū)用電需求量的20％－30％。