一:…………………………………………………………………………………
未来的能源
现在,每个国家都需要能源。瞧,有的国家为能源在争吵,有的国家为能源随时准备战争,想用武力掠夺能源(如伊拉克与科威特的战争,印度尼西亚与马来西亚的海上领土纠纷)。可见,能源是多么重要,因为我们现在用的电大部分就是以煤作为能源开发利用的;在大街上跑的汽车绝大部分是以汽油或柴油为动力的,而汽油和柴油是以地下开采的石油提炼出来的;在家里煮饭大部分用的是煤气与天然气。
据说,石油、煤、天然气的开采和使用都会不同程度地污染环境哟!
那么,如果哪一天地下的石油、煤、天然气都开采完了,怎么办?也许,用不着100年,地球上的地下能源就会枯竭。到那时,因为没有电,电视机开不了、空调无法启动、电脑成废物、甚至到晚上连电灯也无法开亮;因为没有石油和煤的资源,飞机、火车、轮船、汽车通通都开不动了。这样一来,我们就只能坐马车或骑自行车去学校上课啦,而且晚上大街和家里都是一片漆黑,晚上在家做作业就只能烧柴火来照明了。哗!那太可怕啦?!
据说,还有一种能源是用水来发电的,但是开发水电要拦截河流,而且会影响地球上的生态平衡哟!
我不希望看到世界上有争吵与战争,我希望世界上充满欢乐与和平。所以我幻想要是每家每户都有一个“微型能源器”该多好。这个能源器不需要我们去破坏地下资源,可以随时吸收储藏太阳能、风能等所有大自然的自然能源(如果让它放在海边,还可以随时
吸收储藏潮汐产生的动能……),需要用能源时可以随时随地释放出来供大家使用,如果需要用很大的能源动力时(如飞机、火车、轮船)可以用很多很多的“微型能源器”相互组合来提供能源。这样一来,有了这种“微型能源器”,世界上每个国家之间也许不会再争吵、不会再发动战争了;而且肯定不会造成环境污染,也不会破坏生态平衡;同时,可以美化我们的城市,因为我们可以不需要大街上那些难看的电线杆、电线塔及缠绕在上面象蜘蛛网一样的电缆线;还有,这种“微型能源器”,不需要进行高压变电,可以彻底消除因电磁波产生辐射给人类造成的健康损害。
也许在不久的将来,“微型能源器”便会出现,带给人类和平、健康和快乐!
二……………………………………………………………………………………
月球传来希望
随着全球经济的快速发展,能源消耗的迅速增加,煤炭、石油和天然气等传统的化石能源面临着枯竭的危险,据专家们预测,传统化石燃料至多能维持到本世纪中期。
人类早就千方百计地从太阳能、水能、风能、生物能中寻找新的替代能源。这些能源都很重要,但专家们认为,它们都有自身的局限性。太阳能的能流密度太低,随昼夜、晴雨、季节的变化很大,难以成为大规模的工业能源,只能满足家庭以及一些特殊需要;水能增长的速度跟不上能耗增长速度,并对生态、生物链产生难以估量的影响;风能、地热能、潮汐能的资源和利用也各有局限,在未来的能源开发中作用不大;生物能倒是一种可以大规模使用的再生能源,但再生速度也难以赶不能源消耗增长的需要。
于是,人们把目光转向了核能,首先寄希望于以原子弹所用的裂变物质铀-235或钚-239进行裂变发电。许多发达国家的核电发展十分迅速,法国的核电能源都占了全部能源的百分之七十多。我国核电发展时间不长,核电运行机组装机容量只占全国发电装机容量的1.59%,累计发电量只占总发电量的2.3%,国家规划要加大发展力度,在今后15年间至少每年要批准建设一座大型核电站。但是,用作核裂变发电的燃料毕竟有限,核污染和核安全虽可以做到有效控制,但总是让人心里不踏实。上世纪80年代前苏联切尔诺贝利核电站事故发生后,就使不少发达国家核电事业的发展停滞了相当长一段时间,直到近几年才有所缓解。
目前,人们正在致力于研究开发可控核聚变发电,其中一个世界性的项目就是“国际热核反应堆”,欧盟和中国、美国、日本、韩国、俄罗斯、印度等国都先后陆续参与,已经过20多年的努力,现正进入艰巨的攻坚阶段。人们对此寄于巨大希望,将它比作“人造太阳”,称之为“21世纪的人传给后代的纪念碑”,并力争在30年到50年之间投入商业化应用。
以这种方式发电目前主要考虑利用从海水中提炼出来的氘和氚作燃料,这种燃料当然十分充足,可以取之不尽,用之不竭。但是,氚本身具有放射性,在氚核反应过程中,伴随核聚变能的产生而产生大量的高能中子,这对核反应装置产生严重的放射性损害,解决这一难题十分困难,因而影响了这一研究开发的进展速度,最好的燃料是氦-3,而地球上的氦-3极为稀缺,估算总量只有几吨到十几吨。
正当人们进行艰苦探索之际,从月球岩土样品的研究中传来喜讯:这些岩土中含有大量的氦-3。
氦-3成为至宝
氦-3是氦的同位素,含有两个质子和一个中子。与氚相比,它是一种清洁、高效、安全的核聚变发电的燃料。它聚变反应的能量大;聚变反应时主要产生高能质子,不会形成强大的中子辐射,对环境保护更为有利;它本身不仅没有放射性,而且反应过程中无缓发中子,无裂变物质,衰变余热小,维修和部件更换更容易,更易于控制,因此受到国际核聚变界的广泛重视。
月球上的氦-3来自太阳风。太阳风由90%的质子(氢核)、7%的高能粒子(氦核)和少量其他元素的原子核组成,氦-3正是太阳风中的高能粒子。月球上没有磁场的干扰和大气层的阻隔,太阳风粒子流能直达月球表面,被月球上的岩土所“吸附”。月球形成已经40多亿年,由于流星和微流星的频繁撞击,月球上的岩土不断翻腾、溅射,在纵向和横向上充分混合,“吸附”了氦-3的岩土也越来越厚。 在月海地区至少有9到10米厚,在月陆地区也有4到5米厚。
月球的直径有3476公里,表面积有3800万平方公里,虽然只有地球表面积的十四分之一,大约相当于中国陆地的四倍,但月球被专家们称为“太阳风粒子收集器”。据测算,月球上的氦-3储量大约有100万吨到500万吨,甚至有人估算有5亿吨。在地球上的大气和天然气中也有少量的氦-3,在核反应中也会产生氦-3,但整个地球上的储量与月球上的储量不可同日而语,所以它对地球人类充满了诱惑力。
据专家们测算,如果在10―15平方公里范围内挖掘并加工深度为3米的月球岩土,就可以提取约1吨的氦-3,足以保证一个功率1000万千瓦的发电机组工作1年。每燃烧1公斤氦-3就可产生19兆瓦的能量,足够供莫斯科市照明用6年多。用美国的航天飞机往返运输,一次可运回20吨液化氦-3,可供美国一年的电力。我国每年大约只需要10吨氦-3,就可以满足全年能源的需要。按照全球目前的能源需求水平,一年有100吨氦-3就能满足全世界的消耗,这些氦-3一年用航天飞机运输三五次就够了。按照这样的推算,月球上的氦-3可以供地球用上几千年甚至上万年。
专家们对在月球上采掘加工氦-3并运回地球发电进行了成本对比分析,得出的结论是在经济上完全划算,因为在发电量相同的情况下,使用月球上的氦-3,其花费只是目前核电站发电成本的10%。如果以目前的石油价格为标准,每吨氦-3价值高达40亿到100亿美元,这真是月球上的无价之宝。
三:
参考资料……………………………………………………………………………
内蒙古风电场之行
近期工作很忙,好久没上来发新文章了。这次要说的内蒙古之行也距今整整一个月了。梳理一下思路,希望还能回忆起一些有意思的东西。这次内蒙古之行是到风资源丰富的某市考察当地的一个风电场。记得我在2001年时到荷兰参加会议的时候,曾在海边见过风机,那是我第一次接触风机,也给我留下了深刻印象。而这次则是我第一次参观调研国内的风电场,而且是第一次到内蒙古,因此一定要写下来与大家分享。
广袤的内蒙古
内蒙古自治区占地面积居全国第三位,仅在新疆和西藏之后。乘火车早上抵达内蒙古,了望车外,感觉最多的就是浩瀚,很平,视野非常开阔。而进入某市后,则感觉高楼很少。仅有10几层的政府大楼是全市最高楼,连我们住的8层宾馆也几乎可以俯瞰整个城市。这里地广人稀,也实是没有必要建高楼。如是在北京,高楼却是缓解人口密度压力大的很好工具。我们来到的这个市,光面积就占到了中国国土面积的1/100。我们在风电场周边兜了有一天车,都还只是在两个旗(相当于县)内。那么如此广袤而又平坦之地,如有大风到来,当然是建风电场的首选了!事实上,据统计,整个内蒙古的风电储量达1000GW之巨,而开发的也有 100GW。
风电场
从市里出发,沿着河北和内蒙交界处一路驱车行来,经过3个多小时的车程,我们远远看到了白色的风机在缓缓地转动,在太阳下映射出银色的光芒,大概有七、八十台的样子。同行的风电公司的人员告诉我们,这是另外一家国内风电开发商的风场,用的都是国产的金风600kW和750kW的风机,因为是小风季,所以转得比较慢,但是如果你站在风机下,仍然可以听到风机叶片扫过空中时的“柔”的声音。再往前开行,便见到了几十台个头更大的风机,是Vestas的850kW 机型,明显个头更大、塔架更高、叶片直径更长(前者叶片直径43米左右,中心高度48米左右,后者则分别为52米和55米左右)。错落有致间,在这块平坦的大地上形成一道亮丽独特的人文景观,而在未来的一年到二年内,这里还将竖立起更多的风机,向大电网输送更多的绿色能源。正是这些风机,将原本西北吹来的大风,源源不断地转变成了我们生活中已离不开的电力能源,并且不消耗任何昂贵的化石燃料资源。
据了解,风机在运转1到2个月之后,就可以将在制造其过程中所消耗的能源通过发电的方式回收回来。而对于非晶硅太阳能板,这个能源回收过程则需要12到18 个月左右的时间,晶硅太阳能板则更长。无论从技术的成熟性,商业上的可行性,还是资源消耗回收方面,风电技术都是一个理想的选择。近20年来,全球的风电开发都以年均20-30%的速度在增长,而根据我国的规划,到2020年要达到3000万千瓦装机,这意味着风电装机年均增长速度将达到25%以上。内蒙古,作为中国的风能富集区,无疑将占有重中之重的位置。
风电场控制室
展望一番,我们还是先回到现实吧,呵呵。风电场的控制中心,非常现代化。高大明亮的控制室内,各种仪表在不停闪烁着,基本完全实现了自动化,只需要几个专业人员监控和操作即可。电脑屏幕上显示,Vestas附带的操作软件在运行中,可以清楚的看到每台风机运行的状态,注意到,有些风机的功率是负的,而有些则为正,这是因为各个风机所处位置不同,迎风向不同,由于有些达不到切入风速(即可以使得风机启动的风速),不得不从电网吸收功率,以进行必要的操作运转。这使得整个风场的实际输出功率只有几MW,远远小于整个风场的装机规模。但是在大风季,则要达到几十MW。那时候可能会像是小时候我们经常见到的纸做的风车,转个不停了,想来甚是壮观。
饭后,我们观看了风电场建设过程中拍摄下来的短片。由于风资源富集的地方一般都在偏远之地,风电场的建设过程也异常艰苦。地处高原,这里结冰期很长,而在非冰期,下雨又很多,这都给施工造成了不利条件,往往有利的施工期很短。再加上距离城镇中心远,水都得从远处送来;没有电源点,只好柴油发电。有的工人更是为了赶工期,过年期间仍然奋战在第一线。对比而言,火电厂由于一般建设在负荷中心,建设条件就要好多了。
四驱和直路
路上谈论比较多的还有我们的座骑,两辆丰田霸道和一辆丰田沙漠王(带四驱),以及我们所走过的路。虽然我不喜欢日货,不过有些东西第一次体验,还是讲出来和大家分享一下。这三辆丰田车都是越野型车。在经过一个路段的时候,一个高坎挡在了我们面前,我坐的是沙漠王,这时司机马上启动了四驱功能,不加速情况下,不费吹灰之力就越过了这个陡峭的坎,不过为此付出的代价令人瞠目,电子仪表盘显示,百公里耗油100升!而丰田霸道则只能通过退后几十米再加速的方式越过。
由于地形平坦,加之辽阔,往往有很长一段路,大概几十公里都是直路,而不用做任何转弯操作,司机往往在这个时候会狂飙到190公里每小时!而在140公里每小时的时候则没有任何感觉,可能是因为窗外太过于平坦而找不到合适的参照物,使得我们的相对移动很不明显。
据说最好的越野是美国AMG公司产生的悍马(Hummer),不知道什么时候能有机会一试。
风吹草低见牛羊
有一段我们几乎迷路,不得不从一个陡坡(目测绝对30度以上)上开车下去,司机很自信,将速度控制得很慢,我们则紧张得抓紧车上所有扶手!下到平坦地带,才发现山坡上跑满了山羊和绵羊,少说有几百只,都欢快得小跑着或叫着,或在羊妈妈的保护下埋头吃草。所谓风吹草低见牛羊,就是如此场景吧。我们试图接近拍照,但羊妈妈似乎很不乐意,带着小羊羔紧跑。如果几家人养的不同羊群搅在一起怎么半?我们问。经牧羊人介绍,原来每个羊群都有自己的独特标记,比如在羊背上拿黑笔标记上一定的记号。原来如此。
关于电网公司和上网电价的一些思考
前面讲到,使用金风和Vestas的两个风电场距离很近,但是前者位于河北境内(联入华北电网),后者则位于内蒙古东部(联入东北电网)。由于联入电网不同,后者虽然离河北很近,但却无法并入河北电网,再入华北电网,而不得不通过自己先垫资建设一条百公里的输电线路,将风电场的电力输入东北电网,而如此一来,不仅增加了风电开发的成本,也使得上网电价偏低,因为华北电网的电价较东北电网仍有优势。在此我想到,如果电网公司能在此处进行竞争,即谁出的上网电价高,或者并网条件(输电线路短)好,那么谁就能争取到风电公司,这样也降低了风电开发方的成本,有利于促进风电的发展。可能我的想法在目前电力即将过剩的情况下无法成立,但是电网的垄断确实使得在化石燃料电厂无法将其外部环境成本内部化、“厂网分开,竞价上网”前提下,风电这种成本较高、供电质量又不是特别好的电能无法得到应有的支持(技术上讲,一般电网能够承受的风电这种间歇式供电的比例在10%)。
在这种情况下,很多风电开发商持币观望,或者圈地后观望政策。而年初出台的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》,定了风电电价的基调,即通过招标确定电价,这让许多企盼标杆电价加0.25元政策的开发商大跌眼镜,(虽然意图是好的,为了更好发展国内还落后于人的风电设备制造业)。而已然开工的风电,也不得不硬着头皮建设,更通过CDM(清洁发展机制)这种融资机制来提升风电场的财务可行性。上网电价是现在摆在风电开发商面前的一座需要逾越的大山。
歌曲和饮食
记得在席间,当地邀请的民间歌手用蒙语和汉语演唱了《吉祥三宝》,非常有感觉!热情的内蒙古人民还送上了哈达和红酒。最后一句,到内蒙古的朋友一定要喝一杯当地的奶茶,非常棒!我们中途还试着在奶茶(一般是发咸的)中加入白糖来品尝,味道好极了!
下次整理思路,争取再写个小水电之行吧,呵呵。
参考资料:差不多,也就这几篇不错!