不同緯度的地球表面在太陽光的照射下會產生溫度差異,於是有了氣壓的高低;當空氣從高壓地區向低壓地區移動時,風就形成了。
在古代,航海家在風力的引導下探索世界;在農業社會,人們利用風力帶動風車碾磨穀物;在當今,全世界越來越多的地方開始依靠風力發電供能。
過去十年中,全球風力發電裝機量年增長率超過25%。有人曾經估計過,地球上可以用來發電的風力資源約100億千瓦,相當於目前全世界每年燃燒煤所獲得能量的3倍。
昨天,記者走進我國可再生能源領域的第一批國家重點實驗室,也是浙江省第一個依託企業建設的國家重點實驗室——浙江運達風電股份有限公司杭州製造中心,為您講述風力發電的發展和背後風電人的故事。
風電機組的故事——
一年產生的電量夠370萬普通家庭使用
運達風力發電系統國家重點實驗室,2010年12月由科技部批准建立。實驗室的現場就位於錢塘江口的平湖獨山港海邊。運達風電在全國有100多個風場,平湖獨山港風電場是其中的一個。
在實驗室的遠程監控室里,運達風電副總、實驗室主任葉杭冶請工程師為記者展示了一個畫面,那是正在海邊工作的一颱風電機組:「運達5MW(兆瓦)海上風電機組」。
從監控鏡頭裡看,它就像一個沒有罩子的電扇,三片葉片悠閒地轉。整個機組的高度超過170米,總重1000噸,葉輪直徑長約140米,「頭頂藍天白雲,俯瞰畦田海浪」。
不過它們的使命,就沒有這麼愜意了。
葉杭冶說,別看巨大的葉片貌似轉得不快,其實葉尖轉速達到了87.3米/秒。這個速度換算過來是314公里/小時,相當於轎車在高速公路上車速的3倍。風力發電機組能夠在12~25米/秒的風速下全功率發電,還能承受70米/秒的颱風。作為對照,今年夏天的第1號颱風尼伯特在陸地曾經達到過超強颱風風力級別,它當時的中心最大風速也不過是50米/秒。
風電機組系統是一個AI(人工智慧),它能夠實現自我學習——經過一段時間運行後,風電機組控制系統會自主尋找最佳運行方式。
比如,當風向改變時,機組經過一段時間的確認後就會自動偏航到最佳位置;當風力增大到葉片無法承受時,葉輪將自動扭轉葉片,調成順風姿勢;如果面臨會危及系統的強烈風場,它甚至會「壯士斷腕」——自行折斷葉片,避免整個機組受損。
目前,按年可利用小時數2000小時計算,這個大傢伙全年發電量達到1000萬度,足夠6000戶普通家庭的年耗電量。
在運達風電的官網首頁上,有兩個數字時刻在跳動增長,它們顯示了運達風電在全國各地的幾千颱風電機組共同創造的成果。
第一個數字,是運達風電在全國所有的發電機組至今的總發電量。截至北京時間2016年8月3日19:00,累計清潔能源發電16008573480kwh(千瓦時),160多億度電。
葉杭冶給我解讀了這個數據:「按照運達風電目前在全國的累計裝機容量400萬千瓦時算,年發電量達到88億度。以平均家庭每月200度用電量,足夠370萬普通家庭使用。」
第二個數字,是累計減排二氧化碳量。截至北京時間2016年8月3日16:31,這個數字是:14857695.28噸。
「如果通過火力發電,也就是煤炭發電的方式,產生1度電需要燃燒400克(0.0004噸)標準煤。」葉杭冶說,通常1噸標煤估計排放二氧化碳為2.66~2.72噸。
也就是說,運達風電每年可以節約標準煤352萬噸,減排二氧化碳877萬噸,這相當於35.8萬畝林地的年二氧化碳吸收量。
風電人的故事——
工作在海邊大漠背後的故事遠沒那麼簡單
當然,機器表現得如此出色,背後需要科學家、工程師的精心設計和維護。
採訪當天中午,葉杭冶陪我和攝影記者一起在公司食堂吃飯。我一看,全食堂黑壓壓一片——幾乎全是年輕的男員工,皮膚黝黑。
「看起來風電都在好山好水的地方工作,其實條件非常艱苦。機組維護不分春夏秋冬;戶外工作經常遇到惡劣天氣。」葉杭冶說。
「你看我現在不算很黑了,我已經有近10年沒有下去做運維(運行維護)支持了。」葉杭冶說,他年輕的時候,除了要設計風電機組,還要維護機組,有關機組的任何問題都要處理。「那時候經常去海島上做維護,一待就是幾個月。」
冬天,若是有機會站在運達在北方的風電機組所處的高高山崗上,放眼望去真是享受:白雪皚皚,無邊美景盡收眼底。「可是啊,這些雪景只可用來欣賞,如果在其中工作,尤其是維護風機,可沒絲毫詩情畫意。」工程運維中心的年輕工程師逯明就有過這樣無心賞景的經歷。
機組出了故障。積雪太深,車輛無法開進現場,工程師們只好攜帶工具及備件,頂風冒雪徒步走向幾公里開外的故障機位。鞋子中灌滿了雪,冰冷刺骨,累了就在雪中躺一下,襪子、褲子濕了都沒有感覺。
風力發電系統國家重點實驗室和運維團隊裡大多數年輕的科學家、工程師都是單身漢,找對象成問題。
這裡也要替科學家、工程師們打個廣告:好多理工科男士都是上得了山,進得了大漠,修得來設備,還寫得了一手好文章的,實驗室里還有不少詩人。看幾篇作品——
《宿茶山》
月光山中幽幽亮,晚風吹來愁海浪。花下風流花無常,伊人處處楚留香。
《你若盛開,清風自來》
你若盛開,清風自來。你的笑容早已刻下了花香的味道。驚艷了寂寥的城,驚醒了沉睡的夢。春天便也從此有了你的記憶。
……
我想,寫得出這樣詩句的男人,是有情懷的,也歡迎女士們扎堆的單位聯誼。