第五章风能在一些国家的利用   人类充分利用风能的例子是很多的,风能都是在哪些国家有利用呢?人们都知道风能能够减少环境污染,同样可以净化空气,所以对于风能的利用也充满了竞争。那么一起来揭开风能的利用,看一下风能利用的一些特点,了解这些国家为什么能够利用风能。   丹麦——世界风机生产基地   可再生能源中的一些能源是很多的,人们越来越看重风能。世界上风能资源丰富,风电是具有商业前景的成熟技术和新兴产业,未来世界最重要的替代能源之一也是它可以引领的一个重要的特点。   现在,世界上大约有50个开发利用风电的国家,而丹麦是其中的成功典型。在欧洲大部分地方,人们对能源安全的关切程度较高;然而,生活在风力强劲面积仅4万多平方公里的丹麦的居民却不担心这个问题,在这种情况下,一种能使其自给自足的可再生新能源是他们应该要注意的。   ※丹麦风车群   ◎丹麦——风轮之国的代表   可以说在丹麦,人们在各地都可以看到一座座矗立在田间屋旁、随风转动的乳白色三叶发电风轮。世人常说荷兰是风车之国,但若以现代风车——发电风轮而论,风轮之国的名号是丹麦应该拥有的。   人们可以从首都哥本哈根驱车3小时去看美丽的风车,目的地就是日德兰半岛西海岸的小镇——莱姆,穿过长达6.8公里的大贝尔特桥时,可以感受到丹麦的风能非常丰富,即使是在普通的夏日里,强劲的大风也可能把你的汽车掀到海里去。不过风仅仅是丹麦风力产业发达的最重要的一个原因。   丹麦从实际上说仅仅有4万多平方公里的疆域,它的人口是500万,却是世界风能发电大国和发电风轮生产大国。在丹麦,全国500万人口中就有15万人拥有风轮。早在百年之前,丹麦已制成了世界上第一个发电风轮。70年代中,国家实验室的参与更使风能开发如虎添翼。在80年代,世界第一个风轮市场在美国加利福尼亚洲出现时,丹麦是世界上唯一拥有大规模发电风轮制造能力的国家。现在丹麦的风轮已出口到60多个国家。丹麦制定的三叶片、定速、直联输电网的产品概念早已深入人心,它在世界风轮行业中起到了一个主导的作用。   风轮最多可以使用20年,而且它的建造工期短,这是其市场销售优势。然而,如果不考虑治理环境的成本费用,风轮发电每瓦4到5美分的价格和风轮的售价依然偏高,它在和现有的火力发电的竞争中占据了一个很不利的地位。   生态村理念的首创国就是丹麦,丹麦合作社推动风能普及,丹麦可以说是一个能源问题解决得很好的国家之一。   知识库   1973年第一次石油危机后,丹麦大力调整能源结构,依靠科技进步,提高能源效率,积极开发和大力推广新能源,探索出了一条“高效、清洁、可持续”发展的道路。   从1980年至今,丹麦的GDP增长了近60%,但能源消耗基本维持不变,令世人瞩目。丹麦在新能源的开发和利用中首推风能,在其制订的最新能源计划中,明确提出到2030年能源构成将是风能占50%,太阳能15%,生物能和其他可再生能源35%。其中风能在2025年还将占到电力供应总量的75%。届时,丹麦将成为靠风“驱动”的国家。在丹麦推广风能的过程中,私人投资和风机合作社起到了非常重要的作用,有15万个家庭是风机合作社的成员,私人投资者安装了丹麦86%的风机。同时丹麦政府还按照地区就近的原则进行风能推广。风机合作社的股份大都被当地投资者持有,这样做增加了装机容量,提高了公众对风能推广的认可度,减少了输电线路损耗,可谓一举多得。   ◎风轮技术引领世界   1891年的时候,丹麦的风力发电研究就开始了。近年来,丹麦风能发展的一个重要趋势是向海上发展,从之前到2007年的时候,丹麦海上风力发电场已经有了11个,其中世界上15万个家庭的电力需求就来自最大的霍恩礁风力发电场。   最早生产的风轮是1999年的时候,发电功率达1800兆瓦,相当于两座核电站;风轮产值达15亿美元,占世界风轮市场的一半。世界10大风轮生产厂家有5家在丹麦,世界上60%以上的风轮制造厂都是丹麦的技术的应用。   ※建造海上风机在丹麦的莱姆镇,在一个像飞机库那么大的工厂中是它们的工人们正在为Vestas公司生产风力涡轮,行业中,全球首屈一指的制造商应该说是这家公司。组装工作既庞大又精细,雇员们将大型螺旋叶片焊接到一起,主轴大约有14层楼那么高,引擎总成包括18万个部件。最令人印象深刻的是涡轮桨叶,每片桨叶重达7吨,但表面如同奥运游泳健儿的泳服那样光滑,并且保持着完美的空气动力学外形。这些让Vestas公司的涡轮领先全球。桨叶是公司的商业机密所在,现在世界上的Vestas的产品供不应求,所以人们应该在这方面进行很好的研究。   丹麦保持风能统治地位的一个原因就是技术,丹麦的政策和公众意愿就是更重要的。在1979年,政府开展了一个项目,对发展风能行业进行补贴和发放贷款。政府承担了30%的投资成本,并对Vestas这样的大型涡轮出口商提供贷款担保。政策还赋予风能优惠交易价格,使投资者有消费基础作保障。能源税投向研发中心,那里提供的设计最终在Vestas制造成3兆瓦V90新式巨型涡轮发动机。目前,丹麦所需电力有19%来自风能(西班牙和葡萄牙是利用率位居第二,约占10%),丹麦公司掌握着全球1/3的风能市场,出口收入达数十亿美元,成为丹麦的创汇头名。“丹麦人总是比其他人领先一两步”这句话就是丹麦的一些有关人员的观点。   ◎能源效率全球领先   除了这些之外,丹麦还在能源效率方面在世界上是有着很大的潜力的,其从每瓦能源中创造的GDP比任何欧盟国家都高。碳排放水平已经比1990年时下降了133%。经济衰退对全球各地的环境计划都造成了资金上的冲击。“我们将以丹麦向世界展示”,这是丹麦的一些人员的观点,此外还有“在减少能源消耗和碳排放的同时,还可以实现经济增长。”的言论在不同程度地激励着风能继续向能源的前列前进。   “恐惧”情绪是丹麦的能源政策制定的一个因素。在1973年石油危机发生时,丹麦90%的能源要靠石油,而且绝大部分依赖进口。当时,丹麦快速启动了一项节能计划,包括倡导周日停驶小轿车,要求商家停业时熄灯。后来,不仅中东石油恢复了供应,而且丹麦人也开始享用该国北海地区的石油天然气,并实现自给有余。但与其他国家不同的是,丹麦没有忘记1973年的教训,仍然不断推进提高能效,促进能源供给多样化。丹麦议会提高能源税,鼓励节能,并对建筑节能建立了补贴制度和标准。在当代社会,很多的丹麦人的都有了这样一种认识,他们都认为大力发展可再生能源发电很有必要。   最初在以研究可持续发展能源为目标的Riso国家实验室里,风力发电就已经出现了。这家实验室创建于1958年,研究方向主要是核能。现在,全世界的涡轮制造商都在Riso实验室进行他们的测试。Riso已经成为了联合国环境计划的一部分,在氢燃料电池研究方面处于领先地位,有可能开发出一种存储技术,来应对风电那样可再生能源供应中断的问题。“环境技术能够带动丹麦出口。”有关能源方面的专家是这样说的,当然他也是根据目前世界上的能源比例来决定的。   丹麦是一个多风的国家,但是这个因素不是丹麦风能开发的主要原因,因为挪威、爱尔兰、英国等国家的风能条件都比丹麦好,然而风能利用却不如丹麦发达。丹麦风轮协会克耶尔先生说,早在百年之前,丹麦就制成了世界上第一个发电风轮。由于众多技术人员和业余爱好者的共同努力,风轮技术不断进步,产品多次更新换代。20世纪70年代,国家实验室的参与更使风能开发如虎添翼。当20世纪80年代,世界第一个风轮市场在美国加利福尼亚洲出现时,丹麦是世界上唯一拥有大规模发电风轮制造能力的国家。现在全国有15万人拥有风轮,丹麦的风轮已出口到60多个国家。在世界的地位中,丹麦的风能发电都占据了一个很好的地位,它正是由于它的独特性才能引领能源市场向一个更高的标准迈进。   ◎政府大力支持保障发展   政府的政策在一定的因素下无不决定了丹麦风能利用发达。70年代爆发的石油危机使丹麦油价飞涨,经济受到冲击,丹麦感到了过度依赖石油的风险。政府就是在深刻认识能源的一些条件下才制定了第一个能源计划的,从此利用开发风能就大张旗鼓地展开了。   虽说风能的利用在一定的程度上没有得到很好的普及,但是随着能源市场的发展,在利用风能方面,各党派却表现出罕见的一致,使开发风能的政策得以持续贯彻。政府对风力发电的售价、税收、安装风轮补贴等都实施优惠政策,风轮的推广表现在得到了非常有意义的利用。   现在世界上温室效应的出现、环境的恶化等一些因素的作用,丹麦认识到了风能在实现可持续发展中的重大作用。政府对风力发电的售价、税收、安装风轮补贴等都实施优惠政策,刺激人们多产、多用风轮发电,目前丹麦有5700多座风轮,功率最大的有2000千瓦。   就在一些国家如美国在可再生能源税收政策上不是很有利执行时,丹麦则看得更长远。上世纪90年代,丹麦政府颁布了一项税收政策,要求公用事业单位签订10年期的固定费率合同。这种措施保障丹麦国内风能电业的迅速发展,使得像Vestas这样的公司能够扩大规模,完善技术以占领海外市场。现在,丹麦的风力涡轮已经有了5200多个,发电量都在3100兆瓦以上。   丹麦的能源效率也有了一个很大的提升。如热电联产,电厂将生产余热循环利用,提供给家庭及商业。后来,丹麦成为欧洲第一个签署创新电动汽车模式的国家,该项目由BetterPlace公司发起,计划在丹麦建立遍布全境的充电站网络。丹麦在某些建材领域具有专长,VKR是创建于二战时期的窗户制造商,近年转型发展屋顶太阳热能。“今天的大趋势是可再生能源和能源效率,而我们在两线同时发展。”有些人是这样说的,他们的目的无非是说风能的发展是离不开很多方面的支持。   知识库   萨姆斯岛(Samso)位于卡特加特海峡,1997年在政府举办的可再生能源示范社区竞争中胜出。萨姆斯曾经完全依靠石油和煤炭,10年后,萨姆斯主要依靠风能和生物质能获得的电力已超过需求量100%。萨姆斯岛的供热厂燃烧生物废料如麦秆,虽然阳光灿烂的时候不多,然而一旦有阳光照射,太阳能板就可以提供热水。风力发电则无处不在,很多涡轮就是归当地居民集体所有,其他则属于个体投资者,如奶牛场主。   丹麦人已经适应了21世纪的能源和环境现实,对他们来说节约能源如同一项运动,北欧的邻国都在为此而努力,瑞典和芬兰也是欧洲最“绿色”的国家。从地区层面上看,合作是丹麦取得成功的必需因素,北欧国家分享电网,在风力不足时,丹麦可以从邻国得到足够的电力,而当风力充足时,又可以将额外的能源卖给邻国。   1.为什么丹麦的风能利用那么发达?   2.风能利用能够净化空气吗?   3.丹麦还有那些比较著名的建筑?   德国——世界风电的领头羊   ◎德国风能利用的情况   ※德国风车   假如在德国境内,十几米高的“现代版”风车是可以随处见到的,它们或成排成列,或三五一群,静静地矗立在田野中、高速路旁或是山坡上,这种被称为风力涡轮发电机的白色“风车”,顶上3个旋翼随风而动,由此产生的电流源源不断地输入电网,寻常百姓家这种风车也是比较常见的。   德国风能协会的工程师曾经说过,德国目前大概有1.8万个风力发电机,2005年风电产量已可满足德国电力总需求量的6%。一组有关风能的最新统计数据,不仅让人们看到了风电市场的美好前景,也再次显示出德国在风能利用方面的成功。全球风能委员会近日公布,2005年全球风能发电新增装机容量11769万千瓦,大大超过了2004年的8207万千瓦,全球风能发电总装机容量已有59322万千瓦,比2004年提高了25%。其中,德国风能利用居全球之首,装机总容量18428万千瓦,之后依次为:西班牙、美国、印度和丹麦。自从1998年德国被认为是世界第一风电生产大国以来,不管是年新增装机容量,还是总装机容量,它们都一直处在最前端。   知识库   “15年前,没有人能够想到,包括太阳能、风能、生物能源在内的可再生能源,会占到德国全部能源使用的10%,也没有人会想到,风电如今会超过水电,占可再生能源发电总量的一半。”艾可勒说。   ◎政策扶持是关键   经济杠杆和法律手段是德国政府应用最多的方法,采取扶持措施,有利的外部条件在风电产业的发展有了一个更好的开端。   在1991年1月1日的时候,《输电法》在德国政府颁布了。这是德国开始风能商业利用后制定的第一部促进可再生能源利用的法规。它规定,电网经营者有义务优先购买风电经营者生产的全部风电,且价格不低于当地平均电价的90%。此举有力地促进了风电产业的发展。1991~1999年间,德国风机装机总功率增加了48倍,达到438万千瓦,世界上第一风电生产大国就是这样产生的。   2000年4月1日的时候,《可再生能源法》在德国正式生效,它的颁布是具有划时代意义的。根据该法,能源企业有责任优先推广可再生能源,政府则向开发可再生能源的企业提供相应的补贴。该法还规定,要根据各地的风力情况制定保护价收购时间,风力较弱的地区实行保护价的时间要长一些,以保护风力发电投资者的利益,扩大风能利用区域。为了鼓励使用新型能源,德国政府还先后制订了《可再生能源市场化促进方案》、《家庭使用可再生能源补贴计划》等多项法规,这些法规的实施标志着再生能源逐渐要成为大众使用的一种主要能源。   在政府的大力扶持下,有一段时间就是2001年至2004年的时候,德国年新装风机功率一直在高速增长的趋势下进行着,累计新增风电生产能力10514万千瓦。2004年8月,修订后的《可再生能源法》颁布实施,其首要目标是提高德国可再生能源在整个电力供应中所占的比重。该法明确规定,在2010年的时候,风电电量会相当于总发电量的125%。   法律的主要依据就是,政府制定的保护价要求电力公司必须很好地实施,购买利用可再生能源生产的电力,政府的目的是要使风能发电有利可图,最终达到取消价格补贴。高出的价格最终会分配到每个用户头上,由全社会来承担由于发展可再生能源而高出的成本。平均算起来,德国每个用户每月为可再生能源缴纳的费用为1欧元,其实用电者应该为保护环境、保护气候做出的贡献也是可以从这方面来展开看的。   还有一点就是,风电生产企业在德国政府及地方政府方面也有了一定的改变,像下萨克森州为可再生能源公司提供了无息贷款、厂房租金补贴、前三年免税等优惠政策都是这些有关的政府部门所做的优惠。   可以从中学到的是,风能在进一步发展的同时,为了解决风电产业的发展对环境和生态造成的不良影响,如占用土地多、风机噪音等,德国政府于2002年制定了《环境相容性监测法》。这部法规要求,符合环境和生态要求的合适地点是它们最好的选择,这样一来,安装和使用风力发电设备就起到了保障的作用。   ◎技术创新是保证   当你走进“风车”底部狭小的空间的时候,看到的情景就是里面布满了现代化的仪器。风电产业的发展无疑就是该国制造业的一个缩影。德国风电产业获得长足发展的保证就是科技进步。   从1994年开始,德国政府就把科技政策支持的重点集中在大力发展环保和能源技术上,每年的投入近1亿欧元。现在德国风机制造技术已逐渐趋于成熟,它的风机制造业在世界上一直排在了最靠前的地位。   还有人说,风力发电的技术和材料已经取得了很大的进步。像过去风力发电机的旋翼是用金属制造的,现在改为用更加轻盈和坚硬的玻璃纤维;旋翼的形状也进行了改造,改为流线型外壳;旋翼不再固定,可以根据风向转变方向;根据“风车”的安全性可以知道,有风还是不能进行发电的,同时也不要认为风越大越好,旋翼启动的风力范围可以是新的仪器控制的。   德国获益匪浅的是风电产业技术进步的成果,尤其应该指出的是大尺寸、大功率风机的出现使风电生产成本大幅下降。20世纪90年代初,生产的风力发电机每台平均功率不到200千瓦,如今已达到1800千瓦,有的厂家已开始研制2000~5000千瓦功率的风力发电机。由于技术水平的提高以及生产规模的扩大,德国风力发电机的制造成本在过去10年中降低了50%,使得风能投资成本大幅度下降,企业的竞争力不断增强。在年销售额120多亿欧元的全球风电设备市场中,德国风电企业在它的发电企业中占据了很大的一部分,它的本土制造的风能发电设备现在有1/6已经出口了。   在10多年的开发过程中,德国在陆地范围内的风能资源的利用率已经达到了饱和状态,如今风能开发商又将目光投向了海洋。要是想知道“收集海风”的计划会不会顺利实施,很大程度上仍将取决于技术上的突破。   ◎中小企业是主力   德国风能协会的介绍可以得知,其大部分会员都是中小企业。这是由风能发电的特点所决定的。   目前,德国的风能开发主要有两种形式:一种是独立的或小量的风力发电机,向附近居民供电,另一种是大数目的风力发电机,通常被称为风电厂。前者完全有条件被一些小型或中型的个人投资商所拥有。   知识链接   Enertrag公司总经理助理斯达芬在接受记者采访时说,在德国,建一个能向300个家庭提供电力的风力发电机群,费用大概是60万欧元,工作年限是20年。这60万欧元可以是私人投资,也可以从银行贷款,因此,在德国和丹麦等国,个体风电开发户占有很高的比例。   Enertrag公司就是这样发展起来的。公司成立于1992年,修建了第一个风力发电机。经过10多年的市场磨练,现在该公司已有270个风力发电机,每年发电量达到8.07亿千瓦/时。斯达芬说,像他们这样的公司,在德国有700多家。   这些新兴的中小企业凭借自己越来越高的专业化工艺,投身于有着良好市场前景的风电产业,赢得了发展空间。尽管他们的实力还有限,但在造福于社区的同时,也壮大了自己。从德国的经验来看,中小企业在可再生能源领域大有可为。   1.为什么人们都说“德国是世界风电的领养头”?   2.关于德国你还知道哪些方面的知识?   3.德国的大风车一般都密集在哪里呢?   英国——大步前进中的风电产业   ◎风力发电发展背景   ※英国古堡风车   天然气是英国的电力生产燃料消费结构的特点,它是以煤炭和核能为主的燃料,它们在电力燃料总消耗中分别占了39.9%,28.5%和25.6%,三者总和为94%,可再生能源电力(不包括水电,和工业废弃物发电)占19%。根据欧洲议会的可再生能源发展指导性目标,到2010年可再生能源占英国一次能源消费的18%,可再生能源电力占总电力的10%,2000年这两个数据分别是13%和2.8%,可再生能源电力的比重届时提高6倍。   知识库   为了帮助风电企业选址,ERU根据风力数据和气流模型,绘制了英国的风力资源分布图。除此之外,ERU跟踪投资建成的风电场,将电厂投入运行后的实际风力资料与ERU预先评测的风力资源比较分析,不断改善ERU的风力资源勘测评估方法。英国的风力资源主要分布在苏格兰,英格兰的西南和北部,威尔士地区是风能资源密集的地带。   ◎风电现状   在2002年的时候,英国风电装机容量是552兆瓦,它在欧洲国家中的排名是第6位,它远远没有德国,西班牙,丹麦,意大利,荷兰排的位次靠前。相比而言,英国的风电发展在世界的地位与其经济实力和资源禀赋是不相称的。英国1998~2004年每年的风电装机容量,与德国、丹麦的迅猛发展相比,英国的风电发展相对缓慢。英国政府在2002年制定了《新可再生能源公约》并且作出征收气候变化税的规定,大力推动可再生能源的发展,2004年预计新增装机容量超过300兆瓦。所以,人们比较认可它的发展前景。   ◎促进政策   2000年2月,《化石燃料公约》在英国政府的同意下进行废除了,制定了《新可再生能源公约》,作为推动可再生能源发展的主要措施。公约自2002年4月1日开始实施,有效期25年,至2027年结束。公约要求电力配售商必须购买一定比例的可再生能源电力,2010年该比例为10%。   可再生能源证书就是可再生能源发电企业的一个进行利用的证明,证书可在国内的交易市场自由交易。如果企业不能完成规定时间内的可再生能源电力购买义务,可以购买证书履行义务,证书价格为48分/千瓦·时(欧元)。对于那些不是很好地履行公约义务的电力配售企业,罚款可以对它们进行改变,以前的零售电价可以根据罚款额度在政府中确定。   知识库   为了鼓励企业减少温室气体排放,英国政府决定对造成温室气体排放的燃料征收气候变化税,该政策自2000年6月28日开始实施,至2010年结束。气候变化税的征收范围包括常规电力、煤炭、天然气、液化石油气。2001年,常规电力的税收强度为063分/千瓦·时(欧元),可再生电力企业获得气候变化税免除证书,享受免除气候变化税收的优惠,提高了与常规能源电力的竞争力。   1.英国为什么是风力发电比较发达的国家?   2.风力发电和传统的燃料发电有什么区别?   美国风力发电   ※美国风车   在2011年7月12日的时候,《风能技术市场报告2010》由美国能源部颁布,这个报告提供了关于美国风能市场快速发展变化的全面概述的一些意见。报告指出,尽管2010年与2008年及2009年相比是艰难的一年,风力发电装机容量增势锐减,但美国仍然是2010年风力发电市场上发展仅次于中国的最快国家之一。这个报告就是人们在总结前面的基础上对风能的一些知识的利用的认识,它在一定的程度上决定了风能的发展意义。   在2010年的时候,美国发电装机容量并网的部分大概是5吉瓦的新风力发电。在2010年,风力发电占到美国新增电力装机容量的25%,相当于110亿美元的新投资。风力发电在四个州的总发电量的贡献超过了10%,并提供了超过2%的美国电力供应总量。这个报告的一些关键性的结论的内容有以下一些部分:   1.因为美国市场的规模和承诺是在那里的,虽然这一年风力发电容量增长出现了一个缓慢增长的态势,但风力发电机制造商在2010年继续在国内进行本地化生产。重大转变是:美国风力发电机组制造能力的增长和风力发电厂安装量的减少,导致了与2009年4吉瓦的生产能力相比,大概2.5吉瓦就是美国2010年风力发电机的生产能力过剩的结果。   2.美国风力发电项目中应用的国产设备的比例一直是居高不下的。美国贸易数据显示,2010年美国仍然是风力发电设备进口大国,但近几年风力发电产能的增长超过了进口的增长,它所占的比例从2005~2006年的65%大幅下跌到2009~2010年的约40%,这一趋势的下降是不能容许人们有放松的情绪的。   3.在2008年应用以来,风力发电机的价格已经有了很大的跌落,最新风力发电机的交易报价为900~1400美元/千瓦,这表明了价格自2008年年末开始下降了多达33%以上,在2010年的时候,它的订货价格平均跌幅几乎到了20%。   4.风力发电机的性能已经在技术进步的基础上改善了,特别是在风速较低的站点。自1998~1999年以来,在美国安装的风电机组的平均额定容量提高了151%(2010年达到1.8吉瓦),平均风电机组轮毂高度提高了43%(达到了80米),平均风轮直径提高了76%(达到了84米)。这种显著的倍增提高了风力发电项目的能效。不过有很多的因素已经致使风电开发商转向风速较低的站点,一些地区出现了风能输出有了一个很大的削减就毫无疑问了。   5.风力发电机降价还有技术改进的一些特点,预计项目总成本和风力发电的价格将随着时间的推移而降低。风力发电成本和价格的下降对于2010年项目影响并不明显,平均而言,因为成本取决于往年价格较高的风力发电机订单。不过现在有一些建成项目的早期迹象显示,与以前相比,风能的竞争地位就是在这样一个环境下提高的。   6.有人测试过在2011年和2012年风能市场将增长得很缓慢。随着2012年关键的联邦风能激励措施到位和风力发电机与风能定价的降低,情况将更加良好。然而增长的产能预计仍将低于2009年的高产量,部分原因是由于相对低廉的电力批发价格和有限的电力容量新增需求。同时2013年的预测具有很高的不确定性,还有一部分是在联邦激励措施的可能利用下可能扩展到2012年之后的假设的阶段的,因为这些都是它的一些有用的措施。   ◎美国企业家如何进行风力发电   风速较高的大平原上是适合建立风力发电站点的,采用的新材料和电子控制系统可以使发电效率大大提高。当然,发电厂运作需要大笔资金,政府的补贴也可以反应在那个方面。   在美国的布法罗里奇高原,在从南达科他州一直延伸到150英里以外的艾奥瓦州的一带,拥有670座风力涡轮发电机,近3年来年均发电10亿千瓦/小时,供17.2万户家庭的用电是没问题的。   风力发电基地为什么适合在这里?主要原因在于这里平坦而人烟稀少,风速平均每小时15英里。近年来这个大平原高处的风力发电正在迅猛发展,发电功率已从1998年的29兆瓦增加到2000年年底的520兆瓦,正在建设的250兆瓦的发电功率已经进入了一个正式的阶段。   知识库   新能源企业家格雷戈里·尧尼希慧眼识宝,他早在1994年就看上了这块宝地。他创建的北方替代能源公司拥有86台风力涡轮发电机,所发电力卖给中西部的供电公司。该公司还把它的3个风力发电厂出售给麦迪逊天然气和电力公司以及普拉特水力发电公司。尧尼希的发电设备在发电高峰时可供明尼阿波利斯1/3的家庭使用。这足以使得北方替代能源公司获得税前100多万美元的利润。尧尼希说,到2002年底,他的公司可以再建750兆瓦的风力或天然气发电能力,届时可获得3000万美元的纯收入。   在风力发电的过程中有许多的准备工作要做。首先要用测量仪器和计算机模型在可能的发电场所测量平均风速。地点稍有变化对发电都有很大影响,因为电能和风速的立方成正比。同时风力变化也是个问题,即使是同一台涡轮发电机,在风速为每小时12英里时,发电量比每小时11英里的发电量高30%。750千瓦就是一台涡轮发电机最高功率,它在一年的时间里能发电250万度的电。   要想让这些发电厂正常工作,大笔资金是可以从中获得的。他的合作伙伴有埃克塞尔能源公司和南加利福尼亚爱迪生一赫勒金融公司。爱迪生一赫勒金融公司的一位负责人说,如果没有政府补贴,该公司可能会“重新考虑”对尧尼希的2000万美元贷款和股票投资。尽管风力发电有很多优点,尽管石油价格两年来增加了两倍,若不是联邦政府通过一系列方式来鼓励风力发电,风力发电公司还是会亏本。北方替代能源公司生产的每度电除了从纳税人那里得到15美分补贴,还从供电公司收取3至4美分,这一价格是不要求火力发电之外的几乎任何发电形式的价格竞争的存在的。   这个公司的经营范围现在已从风力发电转向矿物燃料。一项价值3亿美元、把布法罗里奇高原50兆瓦风力发电机和300兆瓦天然气发电机联合起来的合同现已到了最后阶段。这一计划要冒超出现在收入10倍的风险。   还有一点就是,尧尼希非常善于利用新技术。他的公司改进了风机叶片设计,普遍使用风向传感元件,采用自动控制系统。由于采用了新技术,特别是应用新材料和电子控制系统,风力涡轮发电装置安装成本已降至2000年的890美元。   新式的大型扇叶不仅能够自动随着风向调整角度,以便收集更多的动力,同时也减少了过去传统小型扇叶容易造成的鸟类死亡率。同时,尧尼希十分重视添置新型风机,10年前单台风机发电机能力一般为50千瓦,现在正在用的就是风机已增至300千瓦~500千瓦,还有比这高的呢!   ◎美国的风能发电将走入家庭   一般情况下,涡轮风力发电机通常安装在山丘或者平原的高塔上,高达近百米。不过,在这个绿色的时代,一些可再生能源公司已经在制造较小型的民用涡轮风力发电机,还有的能安装于房屋或者车库顶上,一般家庭可以使用。   有的人还说,涡轮机在风速达到8英里/小时时开始产生电能,风速在一直加大,输出的电能也随之增多,在风大的地区,一年的产电量应该在2000度左右。对于一户年用电量在1万度左右的家庭来说,有大约1/5的电费是可以节省下来的。   风力发电的噪音问题一直是阻碍其普及的一大因素。不过,这种小型民用涡轮风力发电机却克服了这个问题。爱丁堡可再生能源设备公司的联合主席DaveAnderson博士表示,他们设计的这种新型小型涡轮风力发电机可以安静地工作——叶片旋转的最大噪音仅有35分贝,相当于一场小声谈话的音量。据介绍,设计人员在叶片周围安装了一个圆环来分散噪音并减少振动。“空气被赶到这个驱散环中之后就分散开来,而不是使叶片产生撕心裂肺的噪音。”Anderson说。   美国的密歇根州的一个退休木匠有一年购买了一台“便携式涡轮风力发电机”,安装在他家拥有150年历史的谷仓上。“我早就开始使用节能设备了。”他说自己通过使用节能冰柜、冰箱和灯泡已经节省了1/3的电。在那之后他安装了屋顶涡轮风力发电机。安装后的前5个星期里,他的发电机就已产生了大约60度电,供他家使用3天是没有问题的。   不过,Ford提醒那些未来的顾客,买之前必须仔细测量当地的平均风速。因为“想要使用这种涡轮风力发电机,必须有足够大的年平均风速”。他说:“不要相信你自己的记忆,人们总是记得刮大风时风有多大,但是总是忘记无风期时的情况。”   还有的人会说,测量风力可以使用风速计,风速计可以租到。在“便携式涡轮风力发电机”网站上也列出了美国各地的年平均风速,消费者一目了然地就能知道所居住地区是否适合使用屋顶涡轮风力发电机。该网站还同时列出了未来美国传统能源发电的电费增长趋势,相比之下,风力发电具有不可比拟的低成本。   周刊报道,目前美国家庭太阳能发电产生的电能是小型风电的12倍。这主要是由于风力发电对环境的要求更高,目前只有少数风力较大地区的家庭采用了风力发电。不过美国风能协会表示,美国有大约1500万个家庭适于使用小型的风力发电设备,除了中西部一些风力特别强的地区,还有很多地区也可以发展小型风电。而且,就单价来说,小型风电比太阳能发电更便宜。   一个不得不承认的事实是,风力发电已经在美国起飞了,那些近百米高的大型风力发电设备为国家电网提供了大量电能,增长势头高过太阳能。太阳能发电和大规模风电正是由于有了美国联邦政府的补贴政策而得到快速发展。   在2008年10月的时候,美国国会宣布对小型风能项目的减税额提高到30%。这一决议使拥有自己的涡轮风力发电机很可能成为美国下一个绿色趋势。除了联邦政府的补贴,目前美国超过20个州对风力发电都有鼓励政策,这将使涡轮风力发电机的价格持续降低。像纽约州能源研究和开发署将为消费者支付风力发电机初装成本是50%,人们应该认识到这一方面。   还有的资料显示,在美国,太阳能和大型风能的市场主要被国外制造商主宰着,而美国本土公司目前控制了小型风能98%的市场。这使得美国本土企业欢欣鼓舞。有专家认为,即使是在目前经济不景气的情况下,美国国会的税收减免政策也是一种很好的利用,美国的小型风能产业在2009年增长40%。知识链接·美研究风力发电机尾流影响将改进设计提高效率·   风力发电是主要的可再生能源来源之一,目前其应用越来越广泛。风力发电机叶片旋转时能够产生看不见的尾流,美国科罗拉多大学波尔德分校大气和海洋科学系副教授朱莉·伦德奎斯特领导的研究小组近日表示,他们正在研究这种尾流对排布在其后面的风力发电机的影响。   伦德奎斯特说,现在众多的风力发电机分布在世界各地,如果人们能够了解阵风和风向快速变化如何影响风力发电机的运行以及风力发电机尾流的特征,那么便能改进设计标准、提高效率和降低能源成本。   研究小组成员来自多家单位,除科罗拉多大学波尔德分校外,还包括美国国家海洋和大气管理局、能源部国家可再生能源实验室和位于加州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室。他们认为,科学家和风能开发人员将利用研究结果更好地了解风能发电并提高风力发电站的发电量。   美国国家海洋和大气管理局所属地球系统研究实验室的大气科学家罗伯特·班塔拥有多年使用高分辨率扫描多普勒激光雷达的经验,他表示,虽然人们利用风洞和计算机就尾流的影响建立了模型,但是大气层与模型模拟的并不相同,它更加多变和复杂。   伦德奎斯特认为,即使是每日大气温度的起伏也能影响风力发电机的尾流,而尾流变化的行为特征能够影响拥有多排风力发电机的发电站的发电量,因此详细观察这些风力发电机和了解如何减少尾流对它们的影响是十分重要的。   1.美国是石油大国吗?   2.美国的风能利用存在哪些问题呢?   印度的风能利用   ※印度风车现在,印度正在实行农业经济向工业化和商业化转移。尽管印度的人均能源消耗只有9兆焦,与世界平均水平60兆焦的标准相差甚远,但在今后几年中,这个数字会有很大的变化。过去10年中,印度商业能源的消耗以每年6%的速度增长,今后这个比率将大幅度增加。面对能源日益紧张的状况,印度工业界被迫寻求替代的能源资源。作为其可持续发展的战略的一个重要部分,印度政府在非常规能源的开发利用方面实施了一系列措施和政策。在人们十几年的努力下,取得了显著成绩。   现在的9万兆瓦就是印度的电网发电量,其中再生能源电量达到1378兆瓦,而风力发电的增长最为显著,联合国的环境问题咨询机构世界观察研究所最新发布的统计数据表明,印度的风力发电目前在发展中国家中处于领先地位。印度事实上已成为世界上第四大风力发电国家。“风力发电超级大国”就是世界观察研究所观察印度的一种观点。   ◎风力发电设备的生产已形成规模   印度国内已形成一定规模的风力涡轮机生产基地,最先进、现代化和具有国际先进水平的风力涡轮机正在印度生产和安装。印度风力涡轮机制造企业对风力发电的认识不断深入,积累了大量的经验。   知识库   印度从事风力发电设备生产的单位以私营企业为主。全国有大约15家私营的风力涡轮机生产企业,其中包括外国公司在印建立的分公司和合资企业。它们几乎拥有印度国内风力涡轮机的全部生产能力。这些企业除从事系统设计和混合系统及零件的生产外,也制造风力涡轮机轮片和塔身。目前全国风力涡轮机生产能力已达到年产量500兆瓦。每台设备的设计发电能力从最初的55~100千瓦提高到现在的400~600千瓦。这些产品都从指定的国际检验标准分类机构获得了产品类型认证。“八五”计划期间,印风能产业的年营业额达约4.3亿美元。并已向德国、葡萄牙、澳大利亚和荷兰提供了产品。1998年底,一些风力发电设备还出口到斯里兰卡。   ◎相关的促进政策   1.财政支持政策   风力发电项目一直是印度政府所关注的,并宣布了一揽子特殊的财政优惠政策。印政府主要通过非常规能源部和印度可再生能源开发署在全国实施再生能源技术的开发与推广工作。这两个部门不仅提供技术上的支持,也提供财政方面的支持。   专项周转基金就是可再生能源开发署对能源的一个要求,通过软贷款形式资助商业性项目。至今印度已经通过世界银行、全球环境基金会、德国开发银行和丹麦的工业银行等多边和双边机构得到大量信贷援助。除印度农村电力公司和电力金融公司这样的电力信贷公司之外,其他的一些金融机构如印度工业开发银行和印度工业信贷与股份有限公司等也为风力发电项目提供财政支持。私营金融机构和私人租赁公司也是积极支持风能开发的一些机构,因此要很好地利用。   此外,印政府还制定了一系列刺激性政策。像非常规能源开发项目可减免货物税、关税、销售税及附加税,享受免税期、软贷款和设备加速折旧待遇,减少外资办理手续等。印政府将不断检查和调整所得税、进口税和货物税,为了促进良性竞争,推动先进技术的引进、开发和应用就是它们要做到的。   2.实行租赁政策   印度一直都很关注以租赁形式促进风电场项目的开发。租赁已成为资助风印度大力开发利用罗月明电场项目开发的最有效工具。   3.发挥私营企业的作用   在印度风力发电计划中,一个值得注意的特点就是私人企业对商业性风力发电项目表现出强烈的兴趣。1994~1996年期间,印度大批私营企业和机构转向投资风力发电产业。主要是由于印度中央政府和邦政府为促进风力发电颁布了一系列金融和财经方面的政策和刺激性措施。印度再生能源开发署也实行了自由信贷机制,从而使印度的风力发电在这一时期有了一个飞跃发展。   然而1997年后,一方面由于印政府对有关的财经政策稍做修改,如实行最低限度选择税等,另一方面因为国内工业生产普遍下滑,使投资风力发电的热潮受到影响。过了一段时间,风力发电的增容速度就慢慢减慢了。   4.实行新的鼓励措施   可持续发展战略的一个重要组成部分可以说是再生能源的开发利用的一个特点。现在准备实施新的刺激性政策和措施,进一步推动风能的开发利用。例如,印度非常规能源部要求公共企业(包括国营企业)中生产电力和消耗电力的公司及政府机构加强利用风力发电。铁路、通讯等行业中电力消耗大的大型国有企业也被要求支持电力生产。印度铁路已经强调要在各车站的信号和通讯系统中采用非常规能源的电力。风能发电和风力涡轮机生产公司的发展在这些方面有了一个很大的提高。   ◎政府推动风能利用的具体措施   1.推广示范项目   有一个计划在印度马哈拉施特拉邦和西孟邦等8个邦的23个地区实施了风力发电示范项目。在示范项目中,不同种类和不同设计的风力涡轮机在风电场上运行,为风力发电的技术开发开辟新的思路,使工业界更多地了解风力发电的作用。示范项目还为国产技术和引进技术的国产化提供了实验场所,并在印度风力发电业中起到先导作用。示范项目所提供的信息对投资者的决策非常有用。从风力发电场的计划、选址、布局、结构设计、基础设施和电网安排,到电量控制、传输、测试和维修等,提供经验的就是大规模商业化风力发电场的运行。   2.制定综合指导方针   印度政府在1995年发布了有关风能开发的综合性指导性方针,是为了保障风能产业能够健康有序地发展,高效低成本地开发电力资源。1996年和1997年这些指导方针又不断得到修改和补充。内容涉及如何准备详细的项目报告、如何选址、风力涡轮机设备的选择、操作与维护、运行情况的评估等。这些指导方针对计划性开发和改进风力发电项目是一个很大的推进。   3.建立风能创业园   对风力发电的投资也是印度的非常规能源部为鼓励小型私营机构的一个鼓励,采取了建立风能开发联合公司的方式,被称为“风能创业园”。私人投资者、联邦政府、非常规能源部以及印度再生能源开发署可作为合作伙伴共同参与到联合公司中,联合实施风能开发项目。风能创业园建在专为私人投资者提供的风能开发区内。联合公司为私人投资者承担土地征集或租赁、基础设施和电力设施的开发、风力涡轮机等发电设备的安装及维护工作。这种形式类似于“孵化器”,能够减少“创业”时间和成本,为小型投资者提供必要的基础设施,第一家“风能创业园”建立在中央邦的印多尔,发电能力达14兆瓦。至今此风能创业园运作良好,已获得了20%的股利。1999年又增加了23兆瓦的发电量。现在印政府已准备在安得拉邦、马哈拉施特拉邦和卡纳塔克邦继续推行风能创业园计划。   4.建立风能技术中心   风能技术中心就是一个专门从事研究与开发、技术更新、测试、认证、标准化、培训和信息服务的自行管理机构。该机构将成为印度风力发电的技术开发中心。印希望通过风能技术中心与工业界的合作,不断提高风能开发的技术水平,降低价格,提高运行效率,增强国产风力发电设备的竞争力,这样一来减少风能开发对国家财政投入的依赖的可能性就变得很大了。   5.项目的监察与评审   定期监察的一些机构就是印政府有关机构对风力发电项目。每月都要发表示范项目和商业项目运行情况和评估报告。非常规能源部的官员定期到各项目执行地区考察,进行现场评估和检查。定期举行风力发电场协调会,对不同项目的进展进行检查。为有效评估和监察,印政府还制定了一套“风电场运行评估”措施,按月、季度和年度对运行情况进行考察和总结就是这个过程的一个很大的特点。   知识链接·风电并网问题如何解决·   在2011北京国际风能大会上,一位电网公司的高管曾表示,风电质量问题太多,波动太大,如果不加以改善,风电并网问题很难解决。但广东明阳风电集团的一位高管在接受记者采访时则表示,目前风机技术已经不存在并网障碍,造成当前风电并网困难,主要是电网与政策方面的原因。   对此,毕天姝表示,解决风电并网难题,需风电设备制造企业、风电场与电网三方共同努力。对于电网来说,他们希望电力是可控、能适应系统扰动、抗故障能力较强、当负荷需要的时候有供应保障的,但目前风电不能满足这些要求。因此,风电场应该根据电网要求,改善发电特性,增强风电可控性、响应能力、抗干扰能力。“这需要出台相应的标准。”毕天姝说。   一位新能源业内人士对记者表示,应对风力波动大而影响风电并网的问题,目前业内的一种趋势是采用风光互补系统。风光互补系统集风能、太阳能、蓄电池以及智能控制技术为一体,利用风能、太阳能的互补性,可以获得比较稳定的输出,同时通过合理地设计与匹配,大大减少蓄电池的数量,从而较好地解决风力波动大的问题。“不过,要想彻底解决风电并网难题,还得将风电成本降下来。如果风电、光电成本低于火电,并网将不再是问题,不过这至少还需要5年时间。”他表示。   而在电网方面,加快建设智能电网是一种解决风电并网难题的思路。“建设智能电网的目的之一就是解决新能源电力并网问题。”毕天姝表示,智能电网中有大量传感器,能随时了解用户状况,从而大大增强电网的可控性,并可以采取相应的措施拉平负荷曲线,比如主动调节用户需求让其在用电低谷、风力强劲时进行电动车充电等,让用户与电网双向响应,从而解决风电消纳问题。   “智能电网的示范建设,国家电网、南方电网一直都在进行,也取得了一些成绩,但是智能电网并非包治百病的仙丹,不能将新能源电力并网问题完全寄托在智能电网之上,解决并网问题还需要各方面共同努力。”毕天姝说。   史立山表示,风电在并网运行方面遇到一些新的困难,既有技术方面的原因,也有管理方面的问题,更重要的还是经济方面的因素。如果不考虑经济性的话,电力系统可以大规模接纳风电,但如果考虑成本影响,可能还需要相当长时间的努力。   1.印度在风能利用上有什么良策呢?   2.印度有什么特别的建筑?

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