20世紀以來,隨著經(jīng)濟迅猛發(fā)展,世界各國對能源的需求成倍增長。煤炭、石油等化石能源的儲量不足,價格時常出現(xiàn)大幅波動,國家能源安全問題備受關(guān)注。同時,化石能源的使用也帶來諸多環(huán)境問題。在此背景下,作為重要氣候資源之一的風(fēng)能,以其可持續(xù)、無污染的特性,逐步走進人們的生活。
圖為內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市達爾罕茂明安聯(lián)合旗氣象局工作人員在風(fēng)電場開展風(fēng)速測試服務(wù)。
風(fēng)能發(fā)電發(fā)展迅猛
空氣的流動速度越快,空氣密度越大,其產(chǎn)生的動能就越大。古時候,人們利用風(fēng)車來汲水、磨面;近代以來,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)可以通過風(fēng)車來帶動發(fā)電機,從而產(chǎn)生電能。這種利用風(fēng)力發(fā)電的“大風(fēng)車”,在我國甘肅省酒泉市、內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒草原上以及其他地區(qū)的風(fēng)電基地里,一排排地佇立著,在風(fēng)的吹動下緩緩轉(zhuǎn)動著,蔚為壯觀,分外醒目。
截至2014年底,全球風(fēng)電機組總裝機容量達36490萬千瓦,風(fēng)能發(fā)電成為世界上增長最快的能源方式。我國對于風(fēng)能的利用在近年來同樣發(fā)展迅速。截至2014年底,全國并網(wǎng)風(fēng)電裝機容量已達9581萬千瓦,占全球風(fēng)總電裝機容量的四分之一;風(fēng)電發(fā)電量達到1500多億千瓦時。我國已是全球第一風(fēng)電大國。
我國風(fēng)能資源分布范圍廣,主要集中于西北、華北和東北地區(qū),以及東部和南部沿海地區(qū)。蘊藏量豐富也是我國風(fēng)能資源的一大優(yōu)勢,我國陸地70米高度風(fēng)能資源技術(shù)開發(fā)量為50億千瓦,80米高度技術(shù)開發(fā)量達75億千瓦,足夠滿足我國到2050年20億千瓦的裝機需求。
目前,風(fēng)電已經(jīng)是我國僅次于火電、水電的第三大發(fā)電能源。
氣象部門助力風(fēng)能開發(fā)
隨著國家對氣候資源開發(fā)愈發(fā)重視,風(fēng)能資源開發(fā)利用已進入“快車道”。
中國氣象局風(fēng)能太陽能資源中心潛心推進低風(fēng)速區(qū)風(fēng)電開發(fā)、分散式風(fēng)電開發(fā)、優(yōu)化評價指標(biāo)體系等工作,完成新一輪全國風(fēng)能資源評估,為風(fēng)電規(guī)劃提供了更翔實的數(shù)據(jù)支持;建立國家風(fēng)能預(yù)報公共平臺,可為用戶提供定制產(chǎn)品的切塊和抽點服務(wù)、實況監(jiān)測和高分辨率時段預(yù)報產(chǎn)品;采用中尺度數(shù)值模擬等技術(shù),為風(fēng)電企業(yè)提供更精細的風(fēng)電場資源預(yù)評估服務(wù)。
順應(yīng)發(fā)展的需求,各地氣象部門也大力助推風(fēng)能開發(fā)。在內(nèi)蒙古,氣象部門積極參與該區(qū)風(fēng)能資源普查和詳查工作,參與風(fēng)能資源建設(shè)規(guī)劃、風(fēng)電場選址和建設(shè)等工作;湖北氣象部門啟動風(fēng)電信息管理平臺風(fēng)能資源管理系統(tǒng)建設(shè)工作,為該省風(fēng)能資源合理規(guī)劃及有效管理提供支持;陜西利用中尺度數(shù)值模擬技術(shù)開展風(fēng)能資源評估研究,科學(xué)分析該省風(fēng)能資源儲量,為風(fēng)能開發(fā)提供依據(jù)。
氣象部門還研發(fā)了風(fēng)電專業(yè)數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)。該系統(tǒng)可提供全國200米垂直高度、分辨率10米范圍內(nèi)的任意風(fēng)電場每臺風(fēng)機未來72小時的逐15分鐘風(fēng)速預(yù)報產(chǎn)品。目前,該系統(tǒng)已為河北、內(nèi)蒙古、江蘇、甘肅等地的風(fēng)電場提供服務(wù)。
合理開拓是當(dāng)務(wù)之急
雖然我國風(fēng)能資源的開發(fā)和利用技術(shù)已日趨成熟,包括氣象部門在內(nèi)的相關(guān)部門也開展了大量工作,但仍然存在一些問題亟待解決。
我國風(fēng)能資源的分布比較集中,7個千萬千瓦級的風(fēng)電基地均位于西北、華北和東北地區(qū)以及東部沿海地區(qū)。此外,我國氣候有著明顯的季風(fēng)氣候特征,這也導(dǎo)致風(fēng)能發(fā)電的波動性大。如果該地區(qū)消納風(fēng)力發(fā)電的能力不夠,就會導(dǎo)致風(fēng)電并網(wǎng)困難。猶如一根較細的水管中突然注入大量的水,既會導(dǎo)致水管難以承受壓力,進而破裂,也可能白白浪費資源。
風(fēng)電并網(wǎng)難這個困擾著行業(yè)的難題到底應(yīng)如何解決?專家認為,首先,在風(fēng)電基地建設(shè)上切忌貪大求全,應(yīng)根據(jù)地區(qū)的經(jīng)濟需求和氣候狀況有步驟地按需開展建設(shè)工作。例如,在內(nèi)蒙古,要在合理規(guī)劃的前提下,走可連續(xù)的開發(fā)途徑;在新疆、甘肅等消納風(fēng)能發(fā)電能力較弱的地區(qū),盲目擴大風(fēng)電裝機范圍與規(guī)模顯然是不合理的。
此外,合理調(diào)度風(fēng)電資源也是重要的課題。只有建立健全完善的資源調(diào)度機制才能從本質(zhì)上解決風(fēng)電并網(wǎng)難題。