随着全球产业化进程的加快,风能、太阳能等新型清洁能源日益成为未来能源开发的重点领域。风能储量丰富的青藏高原,长期以来,风能开发却处于概念热,但实际投入和发展规模小的尴尬境地。专家指出,要打破风能开发僵局,亟须突破政策和技术的瓶颈制约。
――青藏高原风能资源蕴藏量巨大
专家估算,我国可提取的风能储量在12亿千瓦,在新疆、内蒙、甘肃、江苏、青海等省区均有分布。以青海为例,据青海省发展和改革委员会资料显示,按“中国风能区划分标准”,青海省风能可分为五个区,其中风能丰富区包括柴达木盆地西北部和青南高原青藏公路以西地区;风能资源较丰富区包括柴达木盆地中部、西部的察尔汗和冷湖地区、玉树藏族自治州西部青藏公路以东的高平原和山区。青海全省年平均风速在每秒1至5.1米之间。风速最大的地区是柴达木盆地和唐古拉山,年均风速在每秒4米以上。
青海省发展和改革委员会能源局局长于小明指出,青藏高原地势高亢,地形开阔,适合建立大型风电站。同时,青藏高原风能丰富区大都地处戈壁荒漠区域,开发成本小,气象灾害较少,运行保障成本较低,资源优势独特,开发潜力巨大。
据中国空气动力学会风能专委会主任李方洲介绍,近年来青海省经济以较快的速度增长,对能源特别是电力的需求急剧增加。青海总体上不具备大规模发展火电的条件。电网以水电为主,水电受季节性影响较大,且对流域生态会产生一定的不利影响。从生态和能源两方面看,加大风电的规模开发利用,提供“补充能源”,壮大本区域电网是非常有必要的。青南高原中西部、柴达木盆地以及环湖地区,茫崖、五道梁和察尔汗等地全年风能可利用时间超过4000小时,有开发价值。风能贫瘠区面积不足青海省面积的10%。近年来,青海省交通运输发展较快,工业基础实力不断增强,这些都为发展风能创造了有利条件,从总体来看,在青海省发展风能是可行的。
――风能开发概念热、规模小
李方洲说,目前全球风能产业发展迅速。按现有发展速度,2020年将实现装机总容量19亿千瓦,风电将占世界电力总量的12%。2030年装机总容量将达到70亿至180亿千瓦。根据青海省发改委的相关规划,目前,青海已在风能资源丰富、联网及运输施工等综合条件良好的海西州、海南藏族自治州、海北州等地区规划了29个风电场,规划装机容量987万千瓦,到2030年建成。
但专家指出,与资源富集相对应的是,由于地理和经济等因素,青海大规模风能开发仍处于初始阶段,丰富资源未能得到有效利用,广大地区资源仍处闲置状态。
于小明指出,制约青海省风电开发的主要因素有两点。首先是孤立电网供电,未开展大规模运用。“十五”期间,青海省新能源产业发展较快,但太阳能、风能发电投资大,总体规模和应用范围小,仅用于解决无电地区居民生活用电,并网系统处于初步实验阶段,未开展大规模地运用。其次是并网技术未取得突破性进展。大型并网光伏、风力电站对电网系统冲击大,并网发电系统不具备调峰和调频能力,对电网早峰负荷和晚峰负荷造成冲击,电网必须解决调峰问题。
李方洲说,青藏高原平均海拔高度在3500米以上,空气稀薄,冰雪面积大,辐射冷却快,降温迅速,昼夜温差大,常有雨雪、冰雹、雷电的袭击。在这个地区的风力机将运行在较恶劣的自然环境中,因此,对风电机组的设计、制造要有更高的要求。大规模的风电开发必须要破解技术瓶颈。
――政策、技术双管齐下求破解
针对青海风能资源得不到有效开发利用的情况,于小明建议,制定并网技术标准和规范。他说,目前,太阳能、风能光伏电站无并网技术标准和规范,因太阳能光伏电站不能持续发电,规模并网对电网安全性有影响,需研究制定光伏、风力电站并网技术标准和规范。研究柴达木盆地千万千瓦太阳能光伏电站及风电场送出技术方案和调峰电源建设。同时,给予电价支持。青海属经济发展滞后省份,财政困难,无力承担大型并网光伏、风力电站上网电价。太阳能光伏电站、风电产生的环境效益和带动的相关产业发展惠及范围广,为积极推动青海省新能源产业健康发展,需国家对青海省新能源发电给予合理的电价政策。
李方洲指出,青藏高原地区风能开发成功的关键是先进的高原型风力机和良好的风资源。风力机组是一种技术密集型产品,涉及的学科有气象学、环境科学,有空气动力学、结构动力学、材料科学,还有计算机与控制技术、机电工程、电力电子等。风力机在复杂环境和载荷下工作,涉及的流动问题高度复杂,其发电效率和运营安全性直接取决于气动、结构、机电、控制等多方面的设计质量。因此,技术问题需多学科联合寻求破解。
李方洲说,要科学有序的发展风电行业,防止一窝蜂地上,要接受上世纪80年代引进冰箱、彩电流水线的教训。要搞好顶层设计,科学规划青海的风能发展。
他说,整机应进行严格的测试。风电是“高收益”“高投入”“高风险”的产业。“高风险”主要就是指风力机质量,质量是风电行业的生命线。这两年来,随着各地大量投资建设风电场,风力机装机数猛增,其质量问题也越来越成为关注焦点。风力机外场实验或者说整机野外测试提供了理论设计和风洞试验不可能考虑到的实际运行条件,是最终检验风力机性能的唯一手段。目前,高原型兆瓦级风力机仍属新兴产品。按风电发达国家企业惯例,新研发的风力机必须经过一年以上的野外实测后才能进行定型生产。企业应对其样机在相应地理环境下进行严格充分的实测。全面掌握机组实际发电运行情况、安全稳定性、可靠性,研究产品质量问题及其解决方案,为产品设计修改、定型提供可靠依据。而不能急于批量生产,以避免产生大的市场风险。
专家指出,风电开发要本着抓大不放小的原则。在大力发展大型风电场和大型风力机的同时,不要放弃小型风力机的开发。离网型小型风力机是解决高山、牧民用电的重要手段之一。尽管它不会产生较大的经济效益,但会带来较大的社会效益,对减少贫困、发展经济、和谐社会大有益处,在青海省仍然有着较广的发展前景。