12
2018
03

为了祖国的蓝天,把握清洁能源

 

我们需要干净的能源

2015年12月8日至10日北京首次启动雾霾红色预警:建议全市中小学、幼儿园停课、机动车单双号限行……十面“霾”伏,是什么弄脏了我们的空气呢?环保部综合督察发现,产业结构布局和能源结构问题成为华北地区环保瓶颈。由于规划布局不合理,产业结构调整进展较慢,“工业围城”、“一钢独大”、“一煤独大”等现象在华北地区一些城市比较普遍。比如,唐山、邯郸“钢铁围城”现象突出,邢台重化工业四面布局,包头城区呈现“东铝、西钢、南化、北机、四周电”的格局,阳泉、晋中、乌海、平顶山、焦作等城市“一煤独大”等。在能源结构方面,除北京、天津外,华北地区煤炭在能源消费结构中占比近90%,远超过全国平均水平。

不管是日益严重的雾霾还是刚刚过去的巴黎气候大会,都在昭示一个真理,发展低碳经济积极应对气候变化刻不容缓,为了子孙后代我们需要干净的能源—清洁能源。

清洁能源是指不排放污染物的能源,它包括核能与可再生能源。核能是通过转化其质量从原子核释放的能量;可再生能源是指原材料可以再生的能源,如水力发电、风力发电、太阳能、生物能和潮汐能等。

风能利用的广阔前景

风是地球上的一种自然现象,它是由太阳能辐射引起的。太阳照射到地球表面的热量并不是均匀的,由此产生温度差,从而产生大气的相对流动形成风。风能就是空气的动能,其大小取决于风速和空气的密度。全球风能约为2.74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的水能总量要大10倍。风能在世界范围内主要分布在欧洲、东亚、大洋洲和北美洲等地(图1)

 1 利用近地层和探空气测风速推算的2000年全球80m高度风速分布

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就利用风力提水、灌溉、磨面、舂米和利用风推动帆船前进。中国风能储量大、分布面广(图2),今年来发展迅速,截止2014年底中国风电装机容量达到11万MW,位居世界首位,根据欧洲风能协会和绿色和平组织签署的《关于2020年风电达到世界电力总量的12%的蓝图》的报告,期望并预测2020年全球的风力发电装机将达到12.31亿KW(是2002年世界风电装机容量的38.4倍),年安装量达到1.5亿KW,风力发电量将占全球发电总量的12%。按照我国《可再生能源发展战略》,到2020年总装机容量将达到30万MW,占全国总发电量的1%~2%。

图2 中国近地层年平均风速分布图

 3 世界风电装机容量(截止2014年底)

积极推进风力机优化技术发展

中国航天科工集团三院三部着力发展清洁能源生产技术,依托雄厚的技术实力与市场资源,积极参与风电市场发展,努力拓展军民融合产业发展。结合多年翼型设计与优化的经验,三部十七室先后同多家单位开展技术交流与相关合作,针对风力机翼型优化、翼梢小翼设计、叶片通气流动控制等课题开展技术攻关,通过半年多时间团队的技术研究和数值仿真,经过优化设计后的风力机外形能够有效提升原叶片的风能利用系数5%左右,相当于一台兆瓦级风机一年可以提高利润10万元。

为了祖国的蓝天,我们需要寻找干净能源,而风能的有效利用为我们开辟了一条道路,我们将沿着这条道路,积极推进风力机优化外形技术研究,进一步提高风能利用率,以便更好地服务于各个行业。

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