哈佛清华项目的负责人迈克尔•麦克罗伊(MichaelMcElroy)和同事们首次通过对风的可利用性建立模型,量化中国的风能潜力。为了做到这一点,他们把中国地图分割成3335平方公里的小块,并运用了最近五年的气象数据来建立每一块的风力概况。接着,他们在模型中的每一块加入行业标准1.5兆瓦风力发电机组(不宜利用的地形除外,如陡峭的山丘、森林和郊区),然后估算每一块的能量产出。最后,他们计算了能量的成本,可以通过一个安装发电机组的成本函数得出。
该模式揭示了以中国西北部的广阔地区为主,那儿的能量生产成本可以与政府制定的已建立风场的能率很接近,为每千瓦时0.38至0.55元人民币。例如,该模式预测,风场管理者可以有利可图地生产出6.96万亿千瓦时的风能——比中国的年电力消耗3.4万亿千瓦时的两倍还多,与预计的2030年总需求量相当——合同价格为每千瓦时0.516元人民币。
换句话说,在未来的二十年里,风可以提供一种碳中性的能量来源,满足中国的电力需求。对比之下,用煤炭发电满足增长的需求每年会产生35亿吨二氧化碳排放(比整个欧盟预测的2030年排放的温室气体还要多)。
一位从事环境研究的哈佛大学教授麦克罗伊坚持认为,这样雄心勃勃的设想是实际的,值得认真考虑。一方面,0.516元人民币是上月全国人大通过的未来风场价格表的最低点。另一方面,中国的风能产业已经“年复一年”的好于预计目标。根据布鲁塞尔的全球风力能源委员会(GlobalWindEnergyCouncil)的资料,明年,中国将实现原定于2020年达到的风能目标,风能发电量达到30000兆瓦,提早了整整十年。马萨诸塞州剑桥的美国新能源研究中心(EmergingEnergyResearch)分析,到2020年,中国的风力发电装机容量可能达到135000兆瓦。
然而,麦克罗伊承认,中国的电网要更智能更强大,才能适应风能的可变性。事实上,全球风力能源委员会表示,中国不发达的传输系统已经是一个障碍,使得新风场的能量生产延迟。该机构还表示,随着中国的风能发展转向风力充足的西北边远地区,这个问题会更加尖锐,那儿的电网低于平均水平,而电力在到达消费者之前要经过更远的路程。据总部设在北京的安源易如(AzureInternational)国际顾问公司的研究主任塞巴斯蒂安•梅耶(SebastianMeyer)说,在中国北部的内蒙古自治区,电网限制正制约着已经提上日程的风能项目。
风能超级大国:哈佛大学和清华大学的研究者结合了气象和风力发电机模型来绘制中国的风能潜力地图。1.5兆瓦的风力发电机的潜在产出以随时间变化的最大百分比的形式表现。
原作者:迈克尔•麦克罗伊,哈佛大学
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