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关注一下环境和能源的时事 (2014-04-27) 精选

已有 6567 次阅读 2014-4-28 06:27 |系统分类:科普集锦

关注一下环境和能源的时事

能源是污染的源头。世界的主要污染源是化石燃料。化石燃料来自古代植物。古代植物在生长的同时也把铅,汞,砷等有毒元素富集在体内。在化石燃料燃烧时这些有害元素就随着二氧化碳进入大气,随着雨水回到地表土壤和水源,最后流入大海。在地表和江河湖海中重金属等被今天的动植物吸收富集。人类在吃这些动植物食品时就再次富集这些毒物。人类的工业化发展在短期内把几亿年形成的化石燃料内开采,烧掉。就把大气中有害元素在短时间内提高了几万倍。这种短时剧增和生物再富集是非常可怕的,比如现在儿童骨骼里的重金属含量已经达几十年前的百倍以上。重金属在身体里与钙竞争,造成骨质疏松。对儿童的神经系统发育也有显著的负作用。

    中国在快速发展的几十年内需要大量的化石燃料,据过去几年的统计,中国每年新增的装机容量等于英国的总发电量。所以中国也为人类污染世界做出了令人担忧的贡献。

不过去年的统计给我带来一些欣慰:去年中国新增装机容量中可再生能源的比例首次达到三分之一。考虑到巨大的基数,中国在可再生能源上完胜欧美,实际上是在引领风能和太阳能发展的世界潮流。在装机容量大增的情况下太阳能光伏和风电技术也在不断地完善。


这是在山东那风电场实拍的风机照片。

 

那风电场今年(2014)刚完工,装的是新疆金风科技的永磁直接驱动风机。永磁直驱风机是一个比较新的技术。因为风叶转动角速度低,不足以有效地带动传统的发电机。比较老的风机技术用齿轮耦合来提高转速以转动发电机。这样齿轮就有磨损,一般十年要换一次。永磁直驱技术省去了齿轮,就延长了维修时间,降低了风电的费用。只有降低风电费用才能让风电在市场上与传统煤电,核电有竞争力。



这是在印度孟买附近的风电场实拍的风机。由印度公司Suzlon2000年制造。

 

比较两图,可以看到两种风机的结构很不一样。印度的风机机身较长,是利用齿轮驱动的老式风机。金风的风机短而圆是永磁直驱。金风的风机高84米,叶片长36米。印度的风机高60米,叶片长29米。另外,可以看到印度的云比较清晰,雾霾比较少喔?

 

下图显示60米高是个啥概念?挂上安全带爬了十五分钟,相当于用梯子爬了二十层高楼。


 

叶片越长采集风能的截面越大。今年并网成功的金风低速风机的风叶直径已达115米,远超过波音大飞机的翼展。

   有了巨大的工业规模,可再生能源就不再是脆弱和不可靠的。但目前的瓶颈还是在电网。现在很多装好的风机发出的电不能并网或卖不出去,任由风机随时间磨损。而煤电的大烟囱却成千万吨地排放二氧化碳和成吨的重金属。

  风电在几十年来艰难发展,缺的是有效的政策。如果让传统能源对污染付碳税,煤电成本就会大大提高。许多煤电场会关门。这样风电就不会由于发出的电成本太高而没人要。

  美国的天然气技术近年大发展,使天然气很便宜,大大影响了风电的竞争力。所以领导风电发展的还是在亚洲,欧洲的公司。中国本身市场是巨大的。中国的稀土也便宜,为永磁直驱风机提供了廉价的原料。金风在2008年收购了德国拥有永磁直驱先进技术的VENSYS公司。金风据说是世界最大的永磁直驱风机供应商。

下图是金风1.5兆瓦风机的构造。


 

金风挺火的,其2.5兆瓦永磁直驱风机已趋成熟。昨天(04/25)消息,金风刚刚在巴拿马拿下一个215兆瓦机组的定单。将在巴拿马Cocle地区建立一个有862.5兆瓦永磁直驱风机的电场。

上面提到的印度Suzlon公司这两年也很火,也是昨天(20140425)消息,2014年度的前三个月居然得到370兆瓦装机容量的定单,为德国,英国,印度,比利时等国家提供风机。Suzlon公司的风机是传统的齿轮驱动风机,单机容量为0.656.5兆瓦。

 

下图是齿轮耦合(左)和永磁直接驱动风机结构比较。

下图是Suzlon成熟的2.1兆瓦S-88风机 是齿轮驱动的。这是在澳大利亚的Hallet Hills 风电场的34S88风机。

 

 

风电的发展刚刚开始,希望在今后的岁月里可再生能源能够打败煤老虎,拯救人类于雾霾之中。



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