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大风车”能源带来的新景观

(2015-11-25 18:38:20)
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杂谈

大风车”能源带来的新景观 
蓝天之下、碧波之上,一片宛若神迹的“风车森林”突然出现在海天之间。不断旋转的风车叶片,扰动了海面上潮湿的空气,在风车后方冷凝成一道道白色的气流,气流不断汇聚,最终形成了这幅“云雾绕风林”的奇景。
供图/Aeolus
大风车”能源带来的新景观 
中国的风能资源非常丰富,据国家气象局资料,全国陆上50米高度层年平均风功率密度大于等于300瓦/平方米的风能资源理论储量约73亿千瓦,80米高度的风能资源技术开发量为91亿千瓦,但由于地形复杂、气候类型多样等条件的影响,我国的风能资源开发难度比欧美等国家要大。
截至2010年底,中国风力发电累计装机容量达到4182.7万千瓦,首次超过美国,跃居世界第一。根据国家能源局发布的数据,到2012年底,全国(不含港、澳、台)共建设风电场1445个,风电场的分布遍布全国。我们选择其中部分风电场,从景观的角度分为三类(荒原风场、高山风场、海滨风场),标注在地图上,以供读者参考。

5月,我的朋友金格格在微博上上传了一张自己刚拍好的婚纱照。照片里一对幸福的新人在尚未全绿的草地上深情相望,远处的蓝天白云下竖着一台高耸入云的“大风车”。

格格的朋友们立刻在评论区盖起了高楼:“真有范儿。”“这是哪?”“很赶时髦啊。”“哪拍的?”……还没等格格回答,一个朋友在第8楼写道:“官厅吧?”

北京鹿鸣山官厅风电场位于官厅水库南岸,距北京市区只有约100公里的距离。即使对并不熟悉风电产业的人来说,“官厅风电场”也不是一个全然陌生的名词。作为北京的第一个、也是目前唯一的一个风电场,官厅风电场是为落实《申奥报告》中的绿色能源类项目而建立的,它曾在北京奥运会期间,为奥运场馆提供了20%的绿色电力。这段特殊的“履历”,再加上与水库悠远恬淡的自然风景相得益彰,让官厅风电场的“大风车”受到了不少人的追捧。

“确实很美,我们经常能看到很多新人来拍婚纱照,也经常有摄影爱好者来此拍摄。”官厅风电场负责人姜子波说。

现在,和格格、姜子波一样,有机会看到“大风车”,并为其壮美所陶醉的人越来越多。中国自20世纪50年代末对风力发电开始进行探索研究,1994年在新疆达坂城建成了第一个装机容量达万千瓦级的风电场,在21世纪初风电又经历了将近10年的迅猛发展,到2012年,中国已取代美国成为世界第一风电大国。在我们尚未留意之时,一座座风电场悄然登场,大片风机所组成的超级工程“空降”至中国北部的旷野、南方的群山甚至东南的大海。这些代表着“科技”和“绿色”的巨型钢铁机器,在为我们带来全新视觉观感的同时,也在大地的画卷上涂抹着不容忽视的笔触。当工业巨制与自然山川相逢,当新兴科技与古老文明遭遇,最终又能否创造出更为优美的景观呢?


玉门风场荒原旷野上的壮丽风景

中国第一批大型风电场大都建在“三北”(东北、华北、西北)地区,从中国风能资源分布图上我们可以清楚地看出,我国风能资源丰富地区主要分布在两个大带里,三北地区为其一,具体包括东北松花江下游地区,内蒙古从阴山山脉以北到大兴安岭以北,河北张家口北部地区,甘肃河西走廊,新疆达坂城、阿拉山口等区域。在上述区域中,一些地广人稀或是根本不适合人居住的旷野荒原,就成了风电场选址的风水宝地。

沿着连霍高速公路进入甘肃省玉门市境内,一眼望不到边的荒漠上随处可见白色的“风车林”高高矗立,巨大的风机叶片缓慢地转动着,远远望去犹如一群婀娜多姿的白衣少女挥动衣袖翩翩起舞,让人不由目眩神迷。玉门风电场,是甘肃最大的风电基地和全国第五大风电场,以风机型号最多、机型种类最全著称于全国,有着“风机博览园”的美誉。

如果你有幸能获得风电场业主的许可,在佩戴了头盔和穿上防护鞋、安全背心之后,就可以近距离观察风机了。当你站在那些近80米高,叶轮直径68米的庞然大物脚下,听叶片扫风的声音自耳边呼啸而过,看叶片划过的阴影将头顶的天空遮蔽得忽明忽暗,你才算看清了“大风车”的全貌。

“大风车”主要包括三个部分:叶片、机舱和塔架。叶片是把风能转变为机械能的重要部件,依据目前的技术,当风速大于3米/秒(约为3级风)时风力就可以推动叶片转动发电,风越大,单位时间内的发电量就越高,但如果风速超过了25米/秒(约为10级风),就超过了风机所能承受的强度,叶片甚至会因为转速太快而飞掉,此时就需要通过特殊的“刹车”装置,先将叶片从竖直迎风调整为水平与风相切,以减少受风面积,然后再完全制动。在一些风机中,叶片直接带动发电机转子旋转发电。而另一些风机中,叶片并不直接与发电机相连,因为叶片的转速往往达不到发电机的转速要求,而且风力的大小和方向经常变化,叶片的转速不稳定,这就需要一个提高转速的齿轮变速箱和一个可以保持转速稳定的调速装置,这些装置和发电机一起都装在机舱之中。在理想风况下满负荷运转时,一台1.5兆瓦的风机1小时能发1500多度电,一天就能发电3.6万多度。塔架是支承叶片和机舱的构架,它的高度视地面障碍物对风速影响的情况,以及风轮的直径大小而定,一般修建得比较高,为的是获得较大的和较均匀的风力。

若逢天气晴好,风也不那么大,在专业人员的陪同下,你或许还能有机会进入塔架内部,顺着垂直的梯子一直爬到机舱顶上,从这里眺望外面,广袤的戈壁滩尽收眼底,平日里需要仰视的风景变得匍匐在脚下,此情此景,让你不由一面感慨自身的渺小、自然的博大,一面又被工业之美所震撼、为人类的造物能力而惊叹。

当“大风车”遇到戈壁,人工造物就成了自然景观的完美补充,风车为荒凉的戈壁增添了生机与活力,戈壁作为背景又凸显了风车的力量与壮美。

“茫茫戈壁上蓝天、荒漠、绿洲、雪山、风车交相辉映的独特人文景观,也吸引着越来越多的游人前来参观。”玉门市委书记雒兴明说,“很多前往敦煌、新疆的旅游团队都选择了在玉门停留,看看老石油工业基地的过往辉煌,再看看茫茫戈壁风车林立的现代工业景观。”

为此玉门市还委托专门的公司编制了《玉门风电旅游景区规划(2011—2020)》,并于2012年正式开始建设,决心把风电景观打造为玉门的城市名片。然而,要打造一个新兴的景观可能并不容易,对玉门市政府而言难处主要在于资金。因为目前参观风电景观都是免费的,道路、水电等基础设施都是由政府出资建设,地方政府压力很大。“规划中要围绕着风电场建设风电博物馆、新能源博物馆等,计划将由政府和风电企业共同出资建设或是风电企业投资建设,建成后按照‘谁投资、谁运营、谁受益’的原则进行利益分配。”玉门市委副书记、市长宋诚说。但要找到愿意投资的风电企业可能并不那么容易。首先,能源企业未必愿意跨界本不熟悉的旅游业;其次,国内的风电开发企业多是大型的电力开发商,对他们来说风电本身就已经只是“蛋糕上的裱花”,再从风电产业上分支出来的旅游业怎么能让他们看上眼;而从风电设备厂去年惨淡的年报业绩来看,他们又如何有闲钱来做旅游开发。

现在,以玉门为代表的这些“三北”风场,还面临一个更严峻的问题——“弃风”,从2009年开始国家在“三北”地区采取限电措施,许多风力发电机被暂停闲置。如果发电的“本职”不能很好履行,“大风车”只沦为单纯的风景而尴尬存在,它们又该如何安身立命呢?

大风车”能源带来的新景观 
风车成阵,打破荒原空寂
修建于新疆达坂城戈壁上的风电场,打破了这片荒原千百年来的孤寂,在单调的自然景观上涂抹出浓墨重彩的一笔。一座座风机犹如一个个巨大的钢铁战士,在辽阔的戈壁上列队结阵,勇敢地面对着狂风的挑战,守卫着脚下的土地,也守卫着身后的雪山。摄影/郝沛

大韭菜坪风场如何与自然和谐共生

2012年度,全国因“弃风”造成的直接经济损失超过了100亿元。有业内人士在微博上吐槽:“一边是遍及大江南北、挥之不去的雾霾,一边是超过200亿度的弃风限电,等于去年有6700列满载煤炭的火车开进茫茫大海。”为什么要将已经建好的风机放在那里白白“晒太阳”,大规模弃用呢?

早些年,因为利益驱动,一些地方政府盲目建设风电,按照国家规定地方政府只握有5万千瓦以下风电项目的审批权,于是许多地方将大项目分为若干小项目分批次建设,以绕开国家发改委的项目审批,致使风电装机容量失去控制,每年呈翻番之势迅速增长。中国水电工程顾问集团公司发布的报告显示,2009年全国共核准风电场项目187个,其中“4.95万千瓦”的项目就有111个。风电装机的速度远非电网建设速度所能及,最终导致“三北”地区的输电线路不堪重负。

大风车”能源带来的新景观 
风车叶片,超乎寻常的大与美
远观风车,实不足以让人真正体会这些人工巨制的大与美。摄影/Dong Naide/c
大风车”能源带来的新景观 
巨大的叶片平放在地面上时,你才会发现它们到底有多么巨大,现在我国使用的主流风机叶片长度约为30多米,也就是说从叶片的头走到尾可能需要花费你20多秒的时间,而目前世界上最大的风车,叶片长度达到了75米,与空客公司的巨无霸客机A380的翼展长度相当。这样的“大家伙”,在外形上却毫不粗糙,流线型的叶片弧度,精心打磨涂装的叶片表面,无不体现出独特的美感。

而且对于电网来说,风电并不是友好型电源,“风电具有随机性、间歇性、波动性特点,而电网的安全稳定运行要求电源出力稳定、可控。”国气象局风能太阳能资源中心副主任杨振斌解释道:“如果局部电网100份电力当中只有1份是风电,那风电对电网的影响是微不足道的,但是100份里头有20份风电的话,一旦天气在较短的时间内由大风转为小风、甚至静风,而其他的电源又无法在相应的时间内补充上来,就会给电网稳定运行带来困难,影响到电力系统的安全性。”甚至有人因此把风电叫做“垃圾电”。

正是由于上述两个原因,“三北”地区的“弃风限电”愈演愈烈。2011年,国家7大千万千瓦级风电基地的限电达到顶点后,几大电力集团甚至出现了已通过核准的项目也暂缓建设的情况。于是,早年活跃在“三北”地区的风电开发商们开始纷纷南下淘金。

相比之下,中国南方尽管在风能区划中大都属于自然条件较差的可利用区甚至贫乏区,但因为更接近电力消纳用户,不需要跨区域运输,给电网带来的调配压力要小很多。再加上比北方更优惠的0.61元/度补贴电价,以及设备商集中研发了叶片更大、捕风能力更强的低风速、高海拔机型,风电技术的进步以及机组价格大幅跳水,使得原先不具备开发条件的南方风场变得炙手可热。

但有如“橘生南北而不同”,在“三北”地区可以作为自然景观良好映衬的“大风车”,在中国的南方地区却可能被视作自然景观的“破坏者”。

北京师范大学区域分析与规划专业博士生导师吴殿廷就遇到这样一个难题。吴殿廷到贵州省参加一个区域开发项目研讨会,在贵州省赫章县兴发乡、白果镇和水塘乡的交界处,有一处名叫大韭菜坪的高原山地,每年韭菜花盛开的时候,漫山遍野的粉紫色野韭花烂漫旖旎,吸引了络绎不绝的人到这里欣赏风景。一个民间企业家很有意愿要在这里搞旅游开发,要努力把它打造成一个5A级景区。但是,却遇到了一个难题——风电场,某国有电力企业此前在这里规划了一个巨大的风力发电场,计划在这里布设33个风力发电机组。机组基本上都是围绕该景区布设的,有的还深入到景区内部纵深处,最近的一个机组距离主要游览线路不足50米。目前正在施工的初期阶段。景区开发商认为,这样建设起来的风电场,将对自然风光和休闲度假活动产生极大冲击,希望能够重新考虑风电机组的布局数量和位置,否则的话,将撤出。

“这里是一个国家级贫困县,来一个项目不容易,丢下哪个都可惜。为此,县里领导左右为难,协商了几次都没有效果。”吴殿廷介绍。

景区开发商的顾虑并非无的放矢,风机的造型、布局以及风电场的选址等对自然景观和人的视觉感受不可避免会造成影响:从造型来看,三叶片的风机比两叶片的风机令人感觉更平衡、更协调;在布局上,视野中风机体积越大,数量越多,对人的视觉影响就越大,如果景观规模大,布置大型风机可以点缀景观之美。比如,在“三北”地区一望无际的旷野中,叶轮直径达60多米的大型风机就是比较好的映衬。而在中国南方,以山川秀丽、小景精致而著称,在这种环境中建造风机,不免让人产生突兀、煞风景之感。此外风机是直线排列还是成群布置,风机选择什么颜色等都会对景观产生很大的影响。

也有专业研究人员指出,风电场的运行对鸟类迁徙可能会产生干扰,而在山地进行风电场的建设施工,比平原地区可能更易造成水土流失、植被破坏。同时,风机本身的噪声、磁场以及叶片的眩光等都可能会对人类产生不利影响。

“实际上游客参观风机都在外围,离风机还是挺远的,所以我们能看到的风机对人的影响是很有限的。”绿色和平气候和能源项目主任李硕说,“但如果风机开发兼顾景观旅游的目的,我想安全方面的标准应该加倍确保。”

在南方的高山之上,我们也可以找到一些成功的先例,比如云南泸西的“风车花海”、浙江括苍山的“云海风车”,都已成了引人入胜的风景。只要在风机的设计、布局和选址上考虑周全,风机将对大自然起到画龙点睛的作用。

大风车”能源带来的新景观 
风车蜿蜒,勾画高山新脊线
括苍山风场,位于浙江临海市和仙居县交界处,相对海拔高度居世界各风电场之首。这里的风机呈线形排列,分布在高程为1250—1360米的高山之巅,给括苍山勾画出一条全新的“山脊线”。括苍山上多云雾,每当云雾氤氲之时,群山遮蔽,只有一座座风车若隐若现,形成一幅似幻似真的绝美画面。摄影/金孝木

南丫岛风场独特的地标和不可错过的景点

中国的另一个风能丰富带位于东部沿海。海洋与大陆两种截然不同的物质间辐射与热力学过程的差异,导致在离海岸50公里之内风力特别强盛。于是在一些风电场“上山”的同时,还有一些风电场选择了“下海”,比较著名的有汕头南澳岛风电场、上海东海大桥海上风电场等。当“大风车”遇到海洋,又会面临与陆上完全不同的条件,形成更为独特的景观。

在寸土寸金的香港,一台800千瓦风机已经履职7年有余。这台全港第一台具商业规模的风力发电机组,位于旅游胜地南丫岛的北部,如今风机本身已成为南丫岛独特的地标和不可错过的景点之一。

事实上,风电已经被公认是最适宜大规模发展的可再生能源。虽然具有不稳定的缺点,但风电的清洁性却是火电所无法比拟的,在选址和项目容量上又比水电更灵活。而且风电项目一次性投资之后,如果运维得当,风机能够持续工作25年,就好比一头“不吃草、只产奶”的奶牛。在西班牙和丹麦等风电强国,风力发电量有时甚至能够超过该国电力发电总量的50%。

“我们明白可持续发展、减低碳排放对社会发展和市民健康的重要性,也希望为香港引入可以辅助化石燃料发电的可再生能源。”南丫风电项目负责人曹棨森说。

据介绍,南丫风力发电站的选址不仅考虑了风力资源和土地利用,对附近生态和景观的影响等也都经过细致论证。风力发电站的颜色经过精心挑选,务求配合岛上的自然景色。在风机运送途中需要经过陡峭的山坡及大量林木,为方便运输及避免对环境造成影响,特别将重量超过50吨的塔杆一分为三,然后再在现场接驳。

与内地的风电站不同,为推广并提高市民对可再生能源的认识,南丫风力发电站专门设置了展览中心,介绍风能和其他可再生能源的特性、优点和限制,以及在世界各地的应用情况等。“市民及游客除可自由前往参观,去年我们亦安排过千人次参观。”曹棨森介绍道,到访风站便可掌握风力发电机组的即时运作情况,“风机塔杆底部的显示屏会展示多项数据,包括风速、即时产电量、累计发电量,以及可减少的二氧化碳排放量等。”在南丫风力发电站投产之时,运营公司同时成立了“新能源基金”,支持香港学界研究和发展在校园内应用及推广可再生能源的项目。

这些举动为公众了解可再生能源提供了平台,使风力发电站从南丫岛上各大小社团处获得了积极的回应。“一般而言,他们均支持兴建风力发电机组,认为可以推动环保之余,对当地旅游业亦有帮助。”曹棨森说。这与在欧洲国家发生的“邻避效应”(即一些地区的民众认为风机既有噪音还有碍观瞻,所以非常抵触风电场和输电线路架设在自家附近)的局面完全不同。

大风车”能源带来的新景观 
风车出水,海面上的人工奇迹
在上海市临港新城至洋山深水港的东海大桥两侧,34台“大风车”仿佛摩西分开红海一般,从水面下突兀而出,傲然挺立在海面上。这是中国兴建的第一座海上离岸风电场,科技的发展将人类以前做梦都无法想象的奇迹变为了现实,这座风电场预计总装机容量10万千瓦,未来发电量可达2.6亿度,可供上海20多万户居民使用一年,所发电能将通过海底电缆输送回陆地。摄影/孙伟忠

现在南丫岛上一个更大的计划正在酝酿中。“拟于南丫岛西南面海域兴建一个容量达100兆瓦的海上风力发电场。”南丫风力发电站所属运营公司工程建设科总经理刘志光介绍。这个拟建的风电场占地达600公顷,相等于近5个香港迪士尼的面积,而且要安装最多35台风机,每台高达80米。除考虑风力资源外,风场对当地陆上及海洋生态、景观、文化等的影响也都在考虑之列。刘志光说:“首先,风场将采用几何图案布局,以减低视觉影响及航道风险;同时,风机排列经过优化,在顾及运作效率之余,亦可尽量缩小风场面积。”

在未来的南海之上,“大风车”又会打造出怎样的景观呢,我们拭目以待。


文章出自:中国国家地理 2013年第08期 作者: 房田甜 

标签: 香港   玉门市   工业基地   工业地理   

责任编辑 / 张璇 荀新平  图片编辑 / 吴敬 

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