近段时间,关于欧美各国大规模拆除风力发电机的新闻不断登上热搜,这也引发了广大网友的关注,在众多风力发电大国持续大量拆除停建的同时,我国却反其道而行,仍在不断加大投入,坚持推行风力发电机群的建设。
那为何欧美会大规模拆除,我国又是基于什么原因反而继续扩建呢?风力发电到底是否如传闻一般,存在较大的潜在危害呢?今天就带大家一起看一看。
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风力发电,是在当前全球不可再生资源如石油、燃气、煤炭等能源日益枯竭,成本也随着需求不断增大而持续升高的情况下,继蓄水、潮汐、太阳能等绿色能源发电后的第四大发电技术,现今主流的风力发电技术大致分两种,第一种原理是基于自然空气流通,产生动能带动叶片旋转,将风能转化为机械能,再通过机组将机械能转化为电能的发电方式。
考虑用电需求的谷峰影响和风力的不确定性,还需配置大型电池组,通过用电低谷或风力充裕期间存储电能,用电高峰或无风时段,稳定释放存储电能形式,保证大致电能稳定供应和资源利用最大化。
近年来又新研发了第二种无叶片风力发电机,通过一根具有一定振幅行程的柱子,运用卡门涡街原理,带动机组产生机械能,进而转化为电能的方式。
相较于传统能源,无需燃料,不会产生碳排放,也无需解决燃料存储,运输,提炼等问题,没有二次污染,能源充沛且可持续再生。
据统计,全球每年风力蕴含约为2.74X109MW,受限于地理位置及环境条件影响,预估可加以利用部分约为2X107MW,如此大的规模,且可持续再生,非常值得投入开发,风力发电仅需前期一次性投入,后期只用少量维护成本即可产生源源不断的电力,风能可谓绿色环保,低投入高回报的纯净能源。
其实在早期工业时代来临之前,全球各地人民就有通过种种手段利用风能的案例,如:风车抽水、拉磨、碾米,以及帆船、风车晒盐、加速盐田水分挥发等方面,均有充分体现,也进一步说明了风力能源的优势、前景及劳动人民的智慧。
最近几十近百年来,风能利用被再次提出并进入大规模实施,也不能说没有前人智慧的启迪。
那作为一种绿色、天然、可持续再生、高回报、低污染的能源,优点多多,且几乎不存在明显缺点的方案,为何欧美近年来已多次大规模拆除叶片风力发电装制呢?而我国仍在持续加大投入力度,一片片大规模风车不断在新疆、甘肃、内蒙等地拔地而起,近年来更有不少人陆续呼吁中国减少或停止风力发电设备建设,难道中国不知道或者不在乎风力发电的危害?当然不是,其实欧美并没有严格意义上的单纯拆除风电设备,而我国也不可能对存在的环境影响不管不顾,要想知道这背后的根本原因和真相,还要从传统风力发电设备的弊端和新型风力发电设备的优势说起。
首先传统叶片风力发电机存在的问题第一、’欧美大洲季风气候影响原因,迄今为止,仍存在大量候鸟迁徙现象,根据历年持续观测及数据模糊统计结果,全球8大候鸟迁徙路线,涉及欧美为5条,每年换季往往百万只甚至更多数量级别种群迁徙数不胜数,叶片式风力发电机在往年迁徙季中,频频扮演杀手角色,多者可能有发生被风电叶片杀死数以万计乃至数十万鸟类的现象,对当地物种保护和生物多样性生态维持,产生了不可逆的伤害性影响。
夜间鸟类觅食,飞行期间无法看到叶片也有相当一部分原因。
第二、风电叶片长期受较大风阻影响,韧度往往很难达到理论年限,这对资源投入回报来说,产生了更多的风险及不可预期投入,为保证风力能源利用最大化,叶片尺寸设计往往超过50米,最大甚至超70米,因部分风力发电建设地理位置往往处于人迹罕至的区域,这对前期组建安装及后期维护更换,也是一个非常大的挑战。
第三、风能方向及稳定性,具有较大随机性,并不会受人类意识掌握,极端情况也可能存在几秒钟内360度变化或0级瞬间到达10几级的程度,这对叶片及主杆硬度、韧性、物理极限提出了更大挑战,部分结构部件机械应力要求堪比航天设备强度,如未来该设备风能利用率不理想的话,硬性投入损失极大。
且叶片生产技术要求的门槛也非常高。
第四、由于风阻能量受风力发电机叶片减耗,对当地气候环境也会造成一定影响,造成当地及周边地区风雨失调,植物生态圈可能遭受不同程度破坏,对当地附近居民及生物生存可能产生附加伤害。
其次新型无叶片风力发电机的优势第一、新型风力发电设备通过风阻立柱震动带动机组作功,无需加装叶片,不存在超大叶片高速运动现象,极大减少了对当地生物生态规律的影响,虽无法完全避免,避免最好的方式是保持当地生物的原始性,也就是不建任何现代化设备,这显然不是一种性价比最高的解决方式,但相较于传统叶片式发电设备,新型立柱式无叶风力发电设备,对当地生物或候鸟迁徙来说,至少可降低70%影响或者更多。
第二、同样由于不存在加装叶片的原因,对前期机组建设和后期维护来讲,也减轻了极大的投入压力,设备运输成本也将显著降低,并可节约相当一部分物流运输存储费用和运维团队配置,对生产叶片所产生之排放污染也可得到适当缓解。
第三、无叶片风力发电机因其卡门涡街原理,对风向几乎没有要求,且风向变化越大,反而可额外提供机械能,而较小风力变化的地区,也可保证产生超出原叶片发电设备的能源,由此而来,对于硬件性能要求,可以下降至少1-2个数量级,也可实现设备使用寿命的利用率最大化。
第四、无叶片风力发电机风阻利用率的最大化,及无需叶片收集动能的设计,使得空气流过时,能量损耗并不会特别大,对当地气候环境影响也可适当降低,对当地及附近生物圈保护不会产生较大影响,且由于能量利用率的提升,相较于传统风电,单位环境内可建立更多发电设备,进而生产更多电能。
当然,传统风电并不是一无是处,新型设备也不可能尽善尽美,比如传统叶片式风力发电具有体系完善,后端产业链完整,技术成熟等优势,而新型无叶片风力发电设备也存在风险,机械故障率更高,后端支撑体系相对不够成熟等方面问题。
欧美国家等地,由于新型风力发电技术的研发成熟,也并非是直接单方面拆除传统风力发电装置,而是通过技术和设备迭代,用更先进、能源利用率更高的新型无叶风力发电装置,逐步替换掉现有的传统叶片式风力发电机,据了解:加大对风能能源的利用,同时尽可能地减少当地生态的影响,且也是最近通过逐步替换形式,批次开展,并非短时间快速大量拆除。
就中国当前环境来讲,一方面:地理位置处于东亚地区核心,按候鸟迁徙路线来看,仅有一条从中国西部路过,且当地均为高海拔复杂地型区,中国大规模的风力发电设备,受限于地理条件影响,往往建立在盆地边缘或海拔过渡地区,对候鸟迁徙影响程度远低于欧美地区。
且至今为止,中国风力发电存量及增量规模,也远低于西方各风电大国。
另一方面:国内多数大规模性质的风力发电机群,往往建立在荒漠、黄土高原等不毛之地,周边往往生物多样性原本就比较简单,且我国较少存在适合风电建立的区域,基于此,距离影响当地生态的水平,还言之过早。
且传统发电方式也对当物种存在一定影响,甚至比风力发电更大。
可能有人会问:既然新型风力发电技术利大于弊,且传统叶片式风电存在诸多潜在影响,那为何我国不大规模配备建设呢?这涉及到国内技术水平的发展,新型技术需要积累开发和时间验证、国内由于风力方面起步相较于部分国家较晚,相关技术专家团队的组建也是一方面,以及国外专利技术封锁等原因,我们没办法通过技术引进或快速自研,产出高质量成熟的无叶式风力发电机级,所以无法一蹴而就的快速切换。
综合而言,风力发电主流技术分为两类,所谓的危害一般特指传统的叶片式发电装置,主要伤害为生物直接伤害、硬件成本投入、建立运维支持压力、长远气候及生物圈影响等方面,优点是体系完善,后端产业链完整,技术成熟;而新型发电则有对生物直接影响较小、硬件成本投入低、建立运维压力相对较小、长期气候及当地生态影响不大、单位区域内风能利用率更高等优势,缺点为运维人力风险可能更大,机械故障率更高,后端支撑体系相对不成熟等几点。
欧美拆除风电也不是单方面拆除,而是通过技术升级,将大规模传统叶片式风力发电装置迭代更换为新型无叶片风力发电机。
我国由于叶片式设备对生物影响天然较低,且新型设备存在一定技术门槛,整体投入产出并不划算,故近年来国内风力发电建设仍依传统叶片式为主。
当然,建立之前,一定会先行评估对当地的影响及未来产出价值,综合考量。
在未来国内新型发电技术成熟后,我们也将快速迭代,甚至弯道超车,超越海外技术水平。
由能源消耗大国,转变为自给自足的能源强国,甚至内需转出口,将更多富余电力出口海外。
新能源开发利用,我们都在路上,期待早日实现各类新能源应用开发普及化。
中国,加油! 世界,加油!!!