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风电建设的利弊如何?中国为何加大建设力度

桂粤科普
桂林理工大学教师,三年科普中国优秀信息员、广东科学传播达人。
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在全球温室效应愈加严重的国际大背景下 ,各国都在探索“0污染”发电的最佳途径。在这些“0污染”的发电途径中,又属风力发电和水力发电最为常用。

徐徐清风,湍湍流水,不仅能做到“0污染”,甚至还能实现“0成本”发电。 无论是从环境效益来看,又或是经济发展来看,都是绝佳的发电方式。

放在前几年 ,肯定没有人能想到 ,原本由于低廉而清洁而被多国推崇的风能发电 ,有朝一日会被冠上“垃圾电”的帽子。

西方国家的“拆除大潮”

说来奇怪,当年兴致勃勃的大面积发展风力发电的国家,和如今明令拆除“垃圾电”的国家好像是同一批。

在20世纪30年代时,欧美国家开始研究如何跳出依靠煤炭的火力发电方式,转为利用风力进行发电。于是在多次尝试后,终于选择采用航空领域中的旋翼技术,成功研制出世界上第一台风力发电装置。

在70年代末时,美国更是在北卡罗来纳州的蓝领山上,建成了当时世界上最大的风力发电风车。

所以按照这样的时间线算来,在欧美的许多国家中,陆上风力发电厂的运行年限都已经超过了20年,甚至有的国家使用年限还要更长一些。

这些在本世纪初,又或是在更早之前就在 “24小时连轴转”的风力发电机叶片,不仅没有获得“最佳员工奖”,还面临着被迫“下岗”的命运。

根据欧洲风电行业的权威机构,在2022年底发布的最新统计数据表明,预计到2023年底时,欧洲至少会有1.4 万片风力发电机叶片将会宣布报废,仅美国一个国家内,就有高达210吨风力发电机叶片成为废料垃圾。

在兴建时一个比一个积极,为何在近5年间,却拆的一个比一个迅速?

况且,怎么看都十分廉价且环保的风力发电,怎么就变成了欧美国家口中的“垃圾电” 了呢?

风力发电的运行原理

要想了解到为何欧美国家会突然对风力发电如此排斥,那就得从最根源说起 ,也就是风力发电机的运行原理。

风力发电机在简单意义上来说,其实就是一个孩童时期玩的风车的放大版,依靠风力来实现转动,从而产生电能。

风力发电机一般是由发电机,风轮,变速机以及控制系统组成。

当风力达到一定程度时,由三片旋转叶片组成的风轮便会开始旋转,在旋转过程中,风能带动叶片后的齿轮转动,逐渐转化成为机械能,接下来再通过发电机的运动转化为电能,从而实现发电。

而变速机与控制系统主要起的是辅助作用,变速机的作用是保证机械能的变化速度能够与发电机的转速相配合,从而保证发电机的运行有效;而控制系统则是通过控制发电机的转速,使得电能的输出功率可以根据用户的需求进行调整。

所以总的来说,要想实现风能发电,除了要满足有风的必要前提下,第一步便是风力发电机的叶片转动。

如果压根没有风力,或是风力实在微乎其微,根本无法吹动风力发电机的叶片,那斥巨资建成的风力发电机除了成为装饰外,将毫无用处。

风力发电机叶片下的“惨案”

如果要问谁最希望拆除那些在山顶、海上转动不停的风力发电机的话,那鸟类绝对是第一个“站出来”的控诉者。

在人类看来,那些随着风力转动的叶片是一道靓丽的风景线,否则也不会出现“荷兰大风车”的世界著名景点。

但是在鸟类眼中,这些不知道何时会开始突然转动的大叶片,简直是不定时挥舞在空中的三把“大砍刀”。

在美国的专业研究机构的相关调查数据中,美国现存大约有5万台风力发电机,每年在这些风力发电机叶片下丧生的鸟类达到了57.3万只。

突然转动的叶片,既笨重又快速,让那些恰好接近叶片或是突然撞上叶片的鸟类,在 一瞬之间就永远失去再次飞上蓝天的机会。

或许你会觉得纳闷,鸟类的视力何时如此糟糕了,明明看着那里有叶片还选择一头撞上去?

事实上这是由于鸟类的趋光天性,特别是在夜晚的时候,风电场的光源对于鸟类来说简直有致命的吸引力,被光亮吸引过来的不仅仅只有鸟类,还有大量的小昆虫,有光又有食物的发电场让大量鸟类留在了风力发电厂的叶片下。

不仅如此,风力发电机带给鸟类的并不只有死亡的威胁,还有生活中的惊扰和恐吓。

许多风力发电机的安置地点,都以鸟类的栖息地相重合,那些被用来安置风力发电机的地方,有的是鸟类的长期栖息地,也有的是鸟类迁徙过程中暂时落脚和觅食的地方。

而风电机在运行过程中往往会产生叶片扫风噪声,以及机械运转噪音。

对于大多数鸟类来说,天生都对噪音有着较高的敏感性,在这样的噪音环境下,不仅使得鸟类的栖息地逐渐减少且变得破碎化,甚至会导致大多数鸟类觅食地减少并选择回 迁。

活着的时候被吓成惊弓之鸟,一不留神还会变成“叶下亡魂”。风力发电厂对于鸟类的生存来说的确不算太友好。

被掩蔽的真实理由

虽然风力发电机的建设对于鸟类 以及当地的生态环境都有着较大影响,但是事实上这并不是欧美国家选择大面积拆除的原因。

虽然在美国的IPCC调查报告中,每年因为风电机而死亡的鸟类数目能达到几十万只,但是美国高楼对于鸟类的死亡影响率是风电机的5000多倍;就连家猫对于鸟类死亡率的影响也达到了风电机的1000多倍。

每10000只因为人类活动而丧生的鸟类中,只有一只死于风力发电机的建设。

而且这些影响从风力发电机开始设立的一天开始,就客观的存在着,并不是近几年间才突然出现的。

难不成是几十年过去了,这些国家突然“良心发现”吗?

并不是,这些风电机被拆除的主要原因是“性价比不高”。

纵然利用风力发电的确是一个不需要大规模投入原料的发电方式,但是也存在着一无法避免的弊端——风一停,都白搭。

风力发电这种清洁能源使用方式对于自然条件的依赖性过高,但凡是“天公不作美”,风力发电的叶片就会直接停止。

在近些年间,欧洲长时间存在超高压的天气状况,海上风速出现大幅降低,于是风力发电产生的电量也就大幅降低,甚至一度出现了风电停摆的情况。

供电的极不稳定性降低了欧洲国家对风电的预期值,于是才被冠上了“垃圾电”的名号。

其次是欧美地区的大多数国家的国土面积有限,进行陆上风力发电所需的占地面积较广,相当于每增加一个风电机需要花费三分之二个篮球场这么大的面积。

且每两个相邻的风电机之间的间隔距离需要大于500米,否则会出现相互干扰的情况。

欧美国家除了部分地区具备建设海上风力发电的条件外, 陆地上适宜发展风力发电的区域并不多,风力发电机多安置在中低山区的山顶或者是山脊处,像美国大平原之类的 地域内就很难找到适宜安置风电机的最佳位置。

最后也是最为重要的一个原因是,在欧美国家投入建设风力发电的经济性能较低,因为欧洲没有完整的风力发电机生产线,对于进口的依赖性较强,出现了工业空心化问题。

再加之这些国家的人口数量并不多,对于电力的需求也没有十分旺盛,于是乎这种投入大、产出回报少的发电方式才会面临淘汰。

为何中国态度完全相反

在当下欧美地区在忙着拆除风力发电机的时候,为何中国却没有随大流,反而却选择加大进行风力发电的力度呢?

并非是中国看不到发展风力发电对于生态环境的影响,但是作为当前中国最为成熟的新能源种类来说,风能相较于其他新能源优势更加明显,且更加容易缓解中国的能源供 应困境。

而且相交于欧美国家来说,中国选择大规模发展风能发电简直是“因地制宜”的最好实践。

首先,中国的风能资源极其丰富。由于幅员辽阔,且海岸线长,中国具有较好的风能资源储备。

据国家气象局估算,全国风能密度为100W/m2,风能资源总储量约1.6X105MW,特别是东南沿海及附近岛屿、内蒙古和甘肃走廊、东北、西北、华北和青藏高原等部分地区,每年风速在3m/s以上的时间近4000h左右,一些地区年平均风速可达6~7m/s以上,具有很大的开发利用价值。

且中国的风能资源还出现集中分布的现象,十分有利于大规模建设风能发电机,高效利用丰富的风能资源。

中国的风能集中分布在三个地区,首先是常年受到季风和海陆风影响的东南沿海地带,海面风力强劲,且地形对风力的阻力效果小,风力资源十分丰富。

其次是常年受到“亚洲高压”影响,从而成为冬季风发源地的东北和西北地区,以及海拔较高且地表植被相对稀疏的青藏高原西北部地区。

不仅如此,作为地域辽阔、人口众多的泱泱大国来说,根本不存在找不到建设风力发电站或者是电力需求不足的问题,能够用储量丰富的风能来代替煤炭等资源进行发电,都是一件有利无害的事情。

而且,相较于欧美国家依靠进口来发展风力发电,中国的风力发电技术已经日趋成熟,产品质量能够保证,可用率达到了95%以上,已经是一种十分安全可靠的能源选择。

就以全世界仅有的两台5兆瓦直驱式风力发电机来看,就足以感受到中国当下的风电技术。

这两台高技术含量的风电机,一台位于荷兰,另一台位于中国。

尽管5兆瓦直驱式的发电量远超普通风力发电机,一天的发电量就可供50个家庭正常使用两年,但是中国仍然在不断突破中。

终于在今年年初,制造出了16兆瓦的风力发电机,仅转动一圈产生的电量就可供普通家庭使用一个月。

所以风能到底是“垃圾电”还是“高能发电方式” ,其实是根据国家的不同而出现差异的,欧美国家的道路与中国的道路注定不会相同。

中国在这种“天时地利人和”的发展环境下,抓住机会发展风能发电来彻底解决能源困境,才是上上策。

参考资料:

1《发展风力发电具有什么优势》

2《中国风力发电设备制造企业要增强国际竞争力》

评论
科普有我,张庄初中。
太师级
无论是从环境效益来看,又或是经济发展来看,都是绝佳的发电方式。
2023-07-14
花好月圆直率员工
太傅级
2023-07-13
三社区红
少傅级
2023-06-23