近年來，隨著以化石燃料為主的國(guó)際原油市場(chǎng)的持續(xù)波動(dòng)，世界各國(guó)對(duì)包括風(fēng)能在內(nèi)的綠色能源的重要性有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，紛紛加大投資，使其有了較快的增長(zhǎng)。作為能源生產(chǎn)和使用大國(guó)，美國(guó)的風(fēng)能研究、投入及產(chǎn)出就呈現(xiàn)銳增態(tài)勢(shì)。在走訪了美國(guó)國(guó)家風(fēng)能研究所及美國(guó)風(fēng)能中心，看到他們對(duì)風(fēng)能的研究重視有加，且成果豐碩，而他們對(duì)加強(qiáng)與中國(guó)的互利共贏合作表現(xiàn)出強(qiáng)烈的興趣，也充滿了期待。
美風(fēng)研所：風(fēng)能前景光明
里斯技術(shù)研究中心此前曾是美國(guó)的一個(gè)很重要的空軍基地，但這里現(xiàn)在已經(jīng)成為美國(guó)風(fēng)能研究、能源開發(fā)及諸如颶風(fēng)等氣候現(xiàn)象研究的一個(gè)中心。在杰夫的引導(dǎo)下，來到一個(gè)巨大的廠房里，只見里面擺放著各種研究設(shè)備與測(cè)算數(shù)據(jù)的特種車輛。旁邊的屋子里，墻上掛著不少風(fēng)能分析表。教室里，一位年輕的女教師正在給一些學(xué)生講授風(fēng)能的課題。此后，搭乘杰夫駕駛的能夠抵抗颶風(fēng)襲擊的厚重皮卡車，向不遠(yuǎn)處的露天研究中心進(jìn)發(fā)。
當(dāng)天烏云密布，北風(fēng)勁吹，剛剛經(jīng)過大雨洗禮的荒野上坑坑洼洼，積水仍存，汽車在上面顛簸不斷，艱難行駛。但抬頭望去，高聳入云的風(fēng)力渦輪機(jī)上的巨大葉片正歡快地旋轉(zhuǎn)著，似乎很是享受。風(fēng)力渦輪機(jī)一旁，插入天空的鐵塔電網(wǎng)密布，不遠(yuǎn)處小房子里的電腦，正記錄著各種數(shù)據(jù)，并會(huì)傳送到基地研究室的數(shù)據(jù)庫里。
離開露天研究中心，我們走進(jìn)了美國(guó)國(guó)家風(fēng)能研究所。該所設(shè)在得克薩斯州西北部城市拉伯克的得州理工大學(xué)校園內(nèi)，迄今已經(jīng)有超過40年的歷史。所長(zhǎng)梁大安是一位熱情的華裔教授，他的辦公桌上擺放著一個(gè)用軟塑料制作的白綠相間的風(fēng)力渦輪機(jī)模型。
梁大安表示，國(guó)際原油和天然氣價(jià)格的下滑，的確對(duì)風(fēng)能的發(fā)展造成了短期的壓力。但從中長(zhǎng)期來看，風(fēng)能的發(fā)展前景卻是一片光明，尤其是對(duì)當(dāng)今世界兩個(gè)最重要的大國(guó)美國(guó)和中國(guó)來說，更是如此。相對(duì)其他能源(如火力發(fā)電)而言，風(fēng)能開發(fā)商通常簽訂的是長(zhǎng)期與固定價(jià)格的賣電協(xié)議。因此，它的收益不受原材料市場(chǎng)影響，是一個(gè)很好的對(duì)沖風(fēng)險(xiǎn)的方法。
美國(guó)環(huán)保署署長(zhǎng)吉娜˙麥卡錫女士今年2月下旬在休斯敦舉行的劍橋能源周會(huì)議上的講話，也印證了梁所長(zhǎng)的判斷。她表示從化石燃料向可再生能源的發(fā)展是在向更加清潔的能源轉(zhuǎn)變，清潔能源列車目前已經(jīng)駛離了車站。可再生能源實(shí)際上為大家提供了創(chuàng)新的良機(jī)，使產(chǎn)生污染燃料的需求減少，也使能源價(jià)格出現(xiàn)下跌。目前可再生能源的增長(zhǎng)已經(jīng)幫助美國(guó)全國(guó)創(chuàng)造了25萬多份就業(yè)機(jī)會(huì)，這也是美國(guó)人希望和支持可再生能源發(fā)展的最好佐證。
未來5年內(nèi)，美國(guó)預(yù)計(jì)將要安裝的風(fēng)能和太陽能會(huì)超過100吉瓦(1吉瓦=1000兆瓦)，這將會(huì)使美國(guó)在安裝過程中使用的新技術(shù)含量翻一倍，并能使電力領(lǐng)域二氧化碳的排放量減少10%。
梁大安認(rèn)為，當(dāng)前風(fēng)能的主要功效是發(fā)電，它的優(yōu)勢(shì)是不用燃料，安裝之后，可持續(xù)使用約20年。主要缺點(diǎn)是它的間歇性，風(fēng)速太低或太高都不行。除此之外，風(fēng)資源好的地方往往少有人居住，因此需要建設(shè)遠(yuǎn)程的輸電線路。
他說，風(fēng)電價(jià)格的進(jìn)一步下降將由兩個(gè)因素驅(qū)動(dòng)：首先是單機(jī)效率的進(jìn)一步提升和成本的降低。新的材料，優(yōu)化的設(shè)計(jì)，高效的生產(chǎn)流程是達(dá)到這個(gè)目標(biāo)的關(guān)鍵。中國(guó)的制造商雖然起步晚，但是可以借助國(guó)內(nèi)強(qiáng)大的生產(chǎn)制造鏈，增強(qiáng)自身的競(jìng)爭(zhēng)力。其次，提高風(fēng)力發(fā)電廠的營(yíng)運(yùn)效率也將是未來研發(fā)的重點(diǎn)。進(jìn)行這方面的研究需要跨學(xué)科的團(tuán)隊(duì)，如大氣科學(xué)家、流體、機(jī)械、電子工程師都要參加進(jìn)來。
他認(rèn)為，作為一種無污染和可再生的新能源，風(fēng)能蘊(yùn)藏著巨大的發(fā)展?jié)摿Α，F(xiàn)階段，全球總裝機(jī)容量是8990兆瓦，其中96%集中在歐洲。中國(guó)大陸、中國(guó)臺(tái)灣、日本和韓國(guó)對(duì)海上風(fēng)能表現(xiàn)出了極大的興趣。海上風(fēng)能的優(yōu)勢(shì)在于風(fēng)資源優(yōu)越，靠近人口中心，但是目前的障礙包括環(huán)境復(fù)雜，施工難度大，許可過程長(zhǎng)，易受臺(tái)風(fēng)襲擊。這導(dǎo)致它的成本比陸上風(fēng)能高出許多。包括美國(guó)在內(nèi)，許多國(guó)家對(duì)海上風(fēng)能還在探索階段。
“中美風(fēng)能合作十分必要”
梁大安說，目前制約世界風(fēng)能發(fā)展的主要因素是機(jī)組和傳輸成本。隨著科技的進(jìn)步，機(jī)組成本逐年下降，但是下降速度也漸漸放緩。未來大幅下降會(huì)更困難，除非有革命性的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明。與此同時(shí)，缺少輸電線路壓制了風(fēng)能的廣泛開發(fā)。
“作為當(dāng)今全球最大的兩個(gè)經(jīng)濟(jì)體，中美在風(fēng)能研究上加強(qiáng)合作十分必要，也對(duì)彼此大有裨益。”他說，在兩國(guó)進(jìn)行風(fēng)能投資與發(fā)展的過程中，中國(guó)特別應(yīng)注意知識(shí)產(chǎn)權(quán)的開發(fā)和保護(hù)，這樣就能夠逐漸建立起自己的信用。如果是共同資助的研發(fā)項(xiàng)目，首先確定可能產(chǎn)生的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和它的所有權(quán)。這一點(diǎn)上，美國(guó)高校的要求更透明與靈活一些。如果說美國(guó)的風(fēng)能市場(chǎng)已經(jīng)被西方幾大公司壟斷，那么中國(guó)可以以高校風(fēng)能合作為切入點(diǎn)，加強(qiáng)研發(fā)，逐漸進(jìn)入當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)，得州理工大學(xué)就歡迎與中國(guó)的風(fēng)能合作。此外，如果政策允許，中國(guó)公司也可以在美國(guó)買地，獨(dú)資設(shè)立風(fēng)力發(fā)電園。
他認(rèn)為，中國(guó)風(fēng)機(jī)制造商的挑戰(zhàn)與國(guó)外制造商是相似的：提高整機(jī)效率，降低成本，有效并網(wǎng)。應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)不但需要企業(yè)對(duì)研發(fā)的投入，也需要政府政策導(dǎo)向和高校的資源配合，以避免粗放、盲目性發(fā)展。風(fēng)能雖然屬于清潔能源，但開發(fā)也應(yīng)該考慮項(xiàng)目對(duì)環(huán)境和生態(tài)的負(fù)面影響。美國(guó)和歐洲在噪聲、野生動(dòng)物及農(nóng)業(yè)用地方面已經(jīng)做了大量的研究，這些值得中國(guó)借鑒。
目前，風(fēng)研所和中國(guó)在風(fēng)能研究方面的合作還在起步階段。梁大安說，風(fēng)研所正在和一家中國(guó)國(guó)內(nèi)的大型風(fēng)機(jī)制造商合作，風(fēng)研所和中國(guó)可以有多層次及多渠道的合作，希望和中國(guó)的高校和研究院發(fā)展學(xué)術(shù)交流、人員互訪，增強(qiáng)知識(shí)和技術(shù)的互補(bǔ)。風(fēng)研所也歡迎中國(guó)國(guó)內(nèi)的學(xué)生來得州理工大學(xué)風(fēng)研所攻讀風(fēng)能有關(guān)的學(xué)位?，F(xiàn)在，得州理工大學(xué)加大了對(duì)技術(shù)轉(zhuǎn)讓和商業(yè)化的重視。因此，風(fēng)研所特別希望和中國(guó)國(guó)內(nèi)的風(fēng)機(jī)制造商和運(yùn)營(yíng)商能夠開展聯(lián)合研發(fā)，以提高他們的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
風(fēng)車博物館：科研與科普并行
風(fēng)能的作用和效果正在美國(guó)不斷深入人心。在拉伯克市市郊，還有一個(gè)占地11萬平方米的美國(guó)風(fēng)能中心，它實(shí)際上是一個(gè)頗具美國(guó)特色的風(fēng)車博物館。見到我們后，館長(zhǎng)哈里斯先生便親自擔(dān)當(dāng)起了導(dǎo)游與解說員。
哈里斯先生曾是得州理工大學(xué)員工，從上個(gè)世紀(jì)60年代起便潛心研究風(fēng)車。1993年，他和醉心于研究收集風(fēng)車的沃爾夫女士聯(lián)手，共同建起這家風(fēng)車博物館。進(jìn)入博物館內(nèi)部，一百多個(gè)大小不一、形態(tài)各異、材質(zhì)不同的風(fēng)車便映入眼簾，這些風(fēng)車或木制，或鐵質(zhì)，歷史悠久，非常珍貴。它們的一個(gè)共同特點(diǎn)就是借助風(fēng)力作為動(dòng)力(風(fēng)電機(jī))，來向牧場(chǎng)或居民提供使用的淡水。它們屬于不同年代，有些甚至可以追溯到上個(gè)世紀(jì)20年代。特別使人印象深刻的還有館內(nèi)一幅講述風(fēng)車歷史的巨大彩色壁畫——總面積竟達(dá)510平米。
來到寬敞開闊的博物館院落，60個(gè)風(fēng)車高高矗立在綠色的土地上，其中一個(gè)是美國(guó)最古老且最大的木制風(fēng)車。在風(fēng)車?yán)镯樠弁ィh(yuǎn)處一個(gè)50米高的白色風(fēng)力渦輪機(jī)特別搶眼。哈里斯先生說，這是維斯塔斯V47型風(fēng)力渦輪機(jī)，功率為660KW，其常年生產(chǎn)的電力除了能滿足博物館平時(shí)的用電外，多余的電力還會(huì)賣給當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)。稍后，哈里斯先生還特意帶記者參觀了博物館后院的廢舊風(fēng)車存放地。平時(shí)，當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片在旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)感受其巨大與威力，而此刻看到躺在大地母親懷抱里的巨大葉片時(shí)，心靈還是會(huì)受到強(qiáng)烈的震撼。
如今，哈里斯先生的美國(guó)風(fēng)能中心不僅供普通游客參觀，也供來自得州理工大學(xué)風(fēng)能專業(yè)的師生來研究學(xué)習(xí)。巨大的白色風(fēng)力渦輪機(jī)隨風(fēng)起舞，像希臘神話中的阿波羅一樣，為人間帶來光明。
摘自《國(guó)際先驅(qū)導(dǎo)報(bào)》