南海海域极具潜力的海洋动力资源

3.风能

风能是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量。虽然在陆地上被广泛引用,但对于能源匮乏的沿岸和海岛,风能的应用有着特别重要的意义。

(1)风能的开发利用

人类利用风能的历史可以追溯到公元前。中国是世界上最早利用风能的国家之一。公元前数世纪中国人民就利用风力提水。灌溉、磨面、舂米,用风帆推动船舶前进。到了宋代更是中国应用风车的全盛时代,当时流行的垂直轴风车,一直沿用至今。公元前2世纪,古波斯人就利用垂直轴风车碾米。10世纪伊斯兰人用风车提水,11世纪风车在中东已获得广泛的应用。13世纪风车传至欧洲,14世纪已成为欧洲不可缺少的原动机。在荷兰风车先用于莱茵河三角洲湖地和低湿地的汲水,以后又用于榨油和锯木。只是由于蒸汽机的出现,才使欧洲风车数目急剧下降。

数千年来,风能技术发展缓慢,也没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来,在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下,风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力,特别是对沿海岛屿,交通不便的边远山区,地广人稀的草原牧场,以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆,作为解决生产和生活能源的一种可靠途径,有着十分重要的意义。即使在发达国家,风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。美国早在1974年就开始实行联邦风能计划。其内容主要是:评估国家的风能资源;研究风能开发中的社会和环境问题;改进风力机的性能,降低造价;主要研究为农业和其他用户用的小于100千瓦的风力机;为电力公司及工业用户设计的兆瓦级的风力发电机组。德国仍然是世界风电技术最为先进的国家。德国风电装机容量占全球的28%,而德国风电设备生产总额占到全球市场的37%。在国内市场逐渐饱和的情况下,出口已成为德国风电设备公司的主要增长点。

中国位于亚洲大陆东南、濒临太平洋西岸,季风强盛。季风是中国气候的基本特征,如冬季季风在华北长达6个月,东北长达7个月。东南季风则遍及我国的东半壁。根据国家气象局估计,全国风力资源的总储量为每年16亿千瓦,近期可开发的约为1.6亿千瓦,内蒙古、青海、黑龙江、甘肃等省风能储量居我国前列,年平均风速大于3米/秒的天数在200天以上。

中国风力机的发展,在20世纪50年代末是各种木结构的布篷式风车,1959年仅江苏省就有木风车20多万台。到60年代中期主要是发展风力提水机。70年代中期以后风能开发利用列入“六五”国家重点项目,得到迅速发展。进入80年代中期以后,中国先后从丹麦、比利时、瑞典、美国、德国引进一批中、大型风力发电机组。在新疆、内蒙古的风口及山东、浙江、福建、广东的岛屿建立了8座示范性风力发电场。1992年装机容量已达8000千瓦。新疆达坂城的风力发电场装机容量已达3300千瓦,是当时全国最大的风力发电场。至1990年底全国风力提水的灌溉面积已达2.58万亩。1997年新增风力发电10万千瓦。目前中国已研制出100多种不同型式、不同容量的风力发电机组,并初步形成了风力机产业。尽管如此,与发达国家相比,中国风能的开发利用还相当落后,不但发展速度缓慢而且技术落后,远没有形成规模。在进入21世纪时,中国应在风能的开发利用上加大投入力度,使高效清洁的风能在中国能源的格局中占据应有的地位。

(2)南海区域风能的特点及开发利用

按我国风能划定的标准,南海诸岛有效风速(3-20米/秒)出现的时数,介于5500-7000小时之间,有效风速出现时间百分率介于65%-85%之间,有效风能密度每平方米介于200-600瓦之间。属我国风能资源较丰富的地区,在中国海区中是仅次于台湾海峡和巴士海峡的风能高值区。例如,南澳岛是全国著名的风大岛,素有“风岛”之称。一年有80天以上刮大于8级大风。1989年该岛大王山上安装一部90千瓦,两部150千瓦风力发动电机,在4-25米/秒有效风速内运行发电,年发电量可达156万千瓦时。1992年又在该岛隆澳建成我国沿海最大的风力发电场,装机12台,每年可发电450万千瓦时,风力资源的利用还在逐步发展中。

东方市八所镇鱼鳞洲海滩,年平均风速6米/秒,风速大于3米/秒的年吹刮数超过6000小时,灾害性强风极少,风力资源十分丰富,海南东方风力发电厂就坐落在这里。该厂于1997年投产使用,装有18台共8700千瓦的发电机组,每年向海南省电网输送清洁电能约1500万千瓦时,年产值近1000万元,上缴利税60多万元。与同产量燃煤火电站相比,每年可节约煤炭5万多吨,节约用水5万多吨,并减少约1.2万吨的二氧化碳排放量,经济效益和社会效益显著。2007年,由中国海洋石油总公司投资、设计、建造并安装的海上风力发电站开始投入使用,这也是中国首座海上风力发电站。

在南沙群岛,自1989年以来,中国海军及有关部门也专门对岛上的风能资源进行考察,发现全年有效风能达3085千瓦时,均属南海海域最高一级。南海风力是如此巨大的能源,将为沿海、特别是海岛经济振兴,提供强大的动力。

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