1.2　風能開發的意義

1.2.1　能源危機

（1）能源簡介

近幾千年來，人類為滿足自身的欲望，不停地對地球索取自然能源。地球的能源大體可分為兩種，一種是可再生的能源，在被消耗之后的一段時間后，能源能夠再生和恢復；另外有的一種能源是不可再生能源，這些能源是在地球的幾十億年歷程中積累而生成的能源，被消耗之后，在現有的條件和時間之內，能源不會再被恢復，一旦被消耗完了，就不會再有了。

人類數量的過快增長和人類文明的發展，使得人們對自然資源的需求越來越大，目前人類對地球資源的消耗速度遠遠超過地球的承受能力，所以地球的環境正在日益惡化，地球上的資源也正在日趨枯竭。不但是不可再生資源日趨枯竭，就連可再生資源也因為過度開發和開發不當，失去了原有的再生能力。

現在主要能源是煤、石油、天然氣，還有核能、風能、太陽能、地熱能等新能源。

然而煤、石油、天然氣這些傳統能源的發展歷史和前景卻不容樂觀。

石油被喻為現代工業的血液，在大規模開采和運用石油不到100年的時間里，石油極大地推動了現代文明的發展。然而以目前的開采速度和石油儲量來計算，估計最多還可供開采不到50年。因為石油是一種不可再生的稀缺能源，而現代社會和現代工業一刻都離不開石油，為了爭奪石油這一重要而稀缺的能源，世界上發生了三次石油危機，分別發生在1973年、1979年和1990年。而每一次石油危機的發生，都伴隨著劇烈的政治變動或者是爆發戰爭。例如前些年爆發的阿富汗戰爭和伊拉克戰爭都和爭奪石油不無關系。

煤可以說是人類開發利用歷史最長的化石能源，煤的使用為人類社會的發展作出了不可磨滅的貢獻，日常生活一刻都離不開（包括衣食住行）。但是煤炭被普遍認為是一種對地球不清潔的能源，因為煤的使用會排放大量的二氧化碳等溫室氣體，產生嚴重溫室效應，而溫室效應對地球的危害已經引起了人們的廣泛關注，它會帶來一些嚴重惡果，如海平面上升；氣候反常，海洋風暴增多；燃煤產生大量的二氧化硫釋放到空氣中會形成酸雨，酸雨的危害是多方面的，包括對人體健康、生態系統和建筑設施都有直接和潛在的危害。所以人們正在努力減少對煤的利用。

我國天然氣可采儲量僅占世界總量的1.0％～1.5％。我國人均天然氣占有量僅約為世界平均值的1/10。我國天然氣資源分布極不平衡，西部盛產天然氣，而需求大的地區卻在東南沿海，于是建造超長達4000km的輸氣管線，進入經濟發達的上海和廣東地區。長輸管線本身就有輸送能耗，另外還有安全和監管風險等問題。

現在，除積極發展節能產業外，開發新能源，是人類目前解決能源危機的唯一出路。現在人們開發了很多的新能源，包括太陽能、風能、地熱能、核能、天然氣、潮汐能等，而且在新能源領域激烈的競爭和爭奪早已經開始了。

（2）中國的能源問題

中國的能源局面尤為嚴峻。如果按照2020年的能源需求預測量估算，中國煤炭、石油和天然氣的資源保證程度，分別為30年、5年和10年。顯然，中國迫切需要尋找可替代能源，發展新能源和可再生能源。中國也正努力地發展核能、太陽能、風能等新能源。

盡管中國各地普遍認同以風能、太陽能光伏為代表的新能源發電基地，但行業內一個較為保守的數據是：風力發電成本是傳統發電成本的2倍，光伏發電成本則是傳統發電成本的10倍。這也決定了風能、太陽能光伏產業無法擺脫依靠國家政策扶持才能生存的命運。

中國現在的發電狀況是：核電約占1％，水電約占21％，火電約占78％，其他（包括風電）估計不到0.1％。計劃2020年核電達到20％，水電20％，火電仍然會高達將近60％。

核電的優勢非常明顯。僅僅1kg鈾235全部裂變放出的能量，就相當于2700t標準煤燃燒放出的能量。核電站一年產生的二氧化碳僅是同等規模燃煤電站排放量的1.6％，核電站不排放二氧化硫、氮氧化物和煙塵。隨著科學技術的不斷進步，核電成本優勢日益突出。目前，法國核電成本是煤電成本的0.57倍，美國在1962年就已經低于煤電成本。與風電、水電等其他清潔能源相比，核電同時又具有容量大和基本不受天氣等外因影響的優點，能夠在環境影響的情況下穩定供應大量電力。

不斷發展的科學技術也讓核電站更加安全可靠，人們也逐漸認識到核電是切實可行和能大規模發展的商用替代能源。目前，我國的核電發展無論是從建設規模，還是技術利用都處于全球處于領先地位，已成為世界上少數幾個擁有完整核工業體系的國家之一。到2020年，我國核電運行裝機容量有望達到7000萬千瓦。

綜合來看，新能源又被統稱為替代能源、清潔能源或綠色能源，其核心是針對傳統能源（主要指化石能源）及能源利用方式的先進性和替代性，它具有清潔、分布廣及高效等特點，強調的是可持續性利用。新的能源體系也是人類社會實現可持續發展、走向低碳或綠色經濟的重要前提和必不可少的一環，其含義不僅包括能源轉型、技術變革，還有發展觀念等的轉變。

1.2.2　環境污染

隨著全球經濟的發展，人們的生活質量越來越高。然而在人們越來越奢侈的物質享受的背后，卻是生態的失調、環境的惡化。到處可見的水污染、大氣污染、固體污染、水土流失等一系列嚴峻的問題，正在威脅著人們的正常生活，同時也嚴重影響著經濟的發展。

（1）水污染

人類的活動會使大量的工業、農業和生活廢棄物排入水中，使水受到污染。

“水污染”的定義，即水體因某種物質的介入，而導致其化學、物理、生物或者放射性等方面特征的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康或者破壞生態環境，造成水質惡化的現象稱為水污染。

①地球上的水似乎取之不盡，其實就目前人類的使用情況來看，只有淡水才是主要的水資源，而且只有淡水中的一小部分能被人們使用。淡水是一種可以再生的資源，其再生性取決于地球的水循環。隨著工業的發展、人口的增加，大量水體被污染；為抽取河水，許多國家在河流上游建造水壩，改變了水流情況，使水的循環、自凈受到了嚴重的影響。水的污染有兩類，一類是自然污染；另一類是人為污染。當前對水體危害較大的是人為污染。水污染可根據污染雜質的不同而主要分為化學性污染、物理性污染和生物性污染三大類。

②抽取地下水是緩解淡水不足的一個重要途徑，但是過度抽取地下水會使地下水水位下降，導致地面沉降。

要解決水污染問題的根本途徑還是在于要發動全球人民，增強保護水資源、節約用水意識；同時大力研制循環用水技術、海水淡化技術、污水凈化技術等，并對排放污水或污染物質嚴重的企業、生活區進行合理監管和必要的懲罰，以增強人們保護水資源的意識。

（2）大氣污染

凡是能使空氣質量變差的物質都是大氣污染物。大氣污染物已知的有100多種，有自然因素（如森林火災、火山爆發等）和人為因素（如工業廢氣、生活燃煤、汽車尾氣等）兩種，并且以后者為主要因素，尤其是工業生產和交通運輸所造成的。主要過程由污染源排放、大氣傳播、人與物受害這三個環節所構成。

①在干潔的大氣中，痕量氣體（含量在百萬分之一以下的氣體或氣體組合）的組成是微不足道的。但是在一定范圍的大氣中，出現了原來沒有的微量物質，其數量和持續時間，都有可能對人、動物、植物及物品、材料產生不利影響和危害。當大氣中污染物質的濃度達到有害程度，以致破壞生態系統和人類正常生存和發展的條件，對人或物造成危害的現象，叫做大氣污染。所謂干潔空氣是指在自然狀態下的大氣（由混合氣體、水氣和雜質組成）除去水氣和雜質的空氣，其主要成分是氮氣，占78.09％；氧氣，占20.94％；氬，占0.93％；其他各種含量不到0.1％的微量氣體（如氖、氦、二氧化碳、氪）。

大氣污染對氣候的影響很大，大氣污染排放的污染物對局部地區和全球氣候都會產生一定影響，尤其對全球氣候的影響，從長遠的觀點看，這種影響將是很嚴重的。大氣中二氧化碳的含量增加：燃料中含有各種復雜的成分，在燃燒后產生各種有害物質，即使不含雜質的燃料達到完全燃燒，也要產生水和二氧化碳，正因為燃料燃燒使大氣中的二氧化碳濃度不斷增加，破壞了自然界二氧化碳的平衡，以至可能引發“溫室效應”，致使地球氣溫上升。所謂的“溫室效應”是指，大氣中的二氧化碳濃度增加，阻止地球熱量的散失，使地球發生可感覺到的氣溫升高，破壞大氣層與地面間紅外線輻射正常關系，吸收地球釋放出來的紅外線輻射，就像“溫室”一樣，促使地球氣溫升高的氣體稱為“溫室氣體”。二氧化碳是數量最多的溫室氣體，約占大氣總容量的0.03％，許多其他痕量氣體也會產生溫室效應，其中有的溫室效應比二氧化碳還強。

②大氣層的保護。許多環境問題是跨國界的，甚至是全球性的，如溫室效應和臭氧層破壞等大氣污染，需要世界各國的共同努力才能逐步解決。人們在20世紀70年代早期開始認識到氟氯烴可能對環境有害，并且開始尋找代替品。到了80年代中期，臭氧層破壞的證據已經日益清楚，采取共同行動的呼聲也日益高漲。1987年，許多國家的代表匯集在加拿大第二大城市蒙特利爾，簽署了《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾協定書》。這個協定書是對付世界環境公害的一個開創性的國際協定，目的是控制氟氯烴和其他破壞臭氧層的物質的消費量，保護地球的“外衣”，也保護人類自己。經過修正后的蒙特利爾協定書是一個有約束力的國際協定。

我國已加入了修正后的蒙特利爾協定書，并且制定了履行國際義務的國家行動方案，包括建立保護臭氧層組織管理機構，制定有關行業的管理規范，積極開展替代品和替代技術的研究，為企業的替代技術改造安排配套資金等。

（3）固體污染

凡人類一切活動過程產生的，且對所有者已不再具有使用價值而被廢棄的固態或半固態物質，通稱為固體廢物。

固體廢物按來源大致可分為生活垃圾、一般工業固體廢物和危險廢物三種。此外，還有農業固體廢物、建筑廢料及棄土。固體廢物如不加妥善收集、利用和處理處置，將會污染大氣、水體和土壤，危害人體健康。

各類生產活動中產生的固體廢物俗稱廢渣；生活活動中產生的固體廢物則稱為垃圾。

垃圾正成為困擾人類社會的一大問題，大量的生活和工業垃圾由于缺少處理系統而露天堆放，垃圾圍城現象日益嚴重，成堆的垃圾臭氣熏天，病菌滋生，有毒物質污染地表和地下水，嚴重危害人類的健康。這種現象若得不到遏制，人類將被自己生產的垃圾埋葬掉。

要解決固體廢物的危害，唯有全體人民集體行動起來，充分利用資源，加強資源再利用，不隨便拋棄固體物質。

（4）水土流失

水土流失是指在水流作用下，土壤被侵蝕、搬運和沉淀的整個過程。在自然狀態下，純粹由自然因素引起的地表侵蝕過程非常緩慢，常與土壤形成過程處于相對平衡狀態。因此坡地還能保持完整。這種侵蝕稱為自然侵蝕，也稱為地質侵蝕。在人類活動影響下，特別是人類嚴重地破壞了坡地植被后，由自然因素引起的地表土壤破壞和土地物質的移動，流失過程加速，即發生水土流失。

水土流失是地表徑流在坡地上運動造成的。導致水土流失的原因有自然原因和人為原因。自然原因主要是由地貌、氣候、土壤（地面組成物質）、植被等因素造成的。人為原因主要指地表土壤加速破壞和移動的不合理的生產建設活動，以及其他人為活動，如戰亂等。引發水土流失的生產建設活動主要有陡坡開荒、不合理的林木采伐、草原過度放牧、開礦、修路、采石等。水土流失防治措施的基本原則是：減少坡面徑流量，減緩徑流速度，提高土壤吸水能力和坡面抗沖能力，并盡可能抬高侵蝕基準面。在采取防治措施時，應從地表徑流形成地段開始，沿徑流運動路線，因地制宜，步步設防治理，實行預防和治理相結合，以預防為主；治坡與治溝相結合，以治坡為主，工程措施與生物措施相結合，以生物措施為主。只有采取各種措施綜合治理和集中治理，持續治理，才能奏效。

1.2.3　風能利用意義

風能是清潔的可再生能源，取之不盡，用之不竭。在所有新能源、可再生能源利用技術中，風力發電是技術最成熟、最具規模開發和商業發展前景的方式。發展風電對于改善能源結構、保護生態環境、保障能源安全和實現經濟的可持續發展等方面有著極其重要的意義。

（1）能源供應問題

我國發展風電的必要性近期體現在以下幾方面：

①滿足能源供應；

②促進地區經濟特別是西部地區的發展；

③改善中國以煤為主的能源結構；

④促進風機設備制造業的自主開發能力和參與國際市場競爭能力；

⑤減少溫室氣體排放。

著眼于全面協調可持續的科學發展，大力發展風電最現實最直接的意義在于以下4點。

①減少溫室氣體排放　火力發電的外部成本主要是由其燃燒化石燃料時釋放的氣體所造成的，首當其沖的就是氣候變化的最大元兇——二氧化碳。

風力發電是當前既能獲得能源又能減少二氧化碳排放的最佳途徑。目前中國的電源結構中75％是煤電，排放污染嚴重，增加風電等清潔能源比重刻不容緩。尤其在減少二氧化碳等溫室氣體排放、緩解全球氣候變暖方面，風電是有效措施之一。

根據國家發展和改革委員會的規劃，至2020年中國國內風電總裝機容量將達到5000萬千瓦，年發電量約為1000億千瓦時以上，即每年能減少二氧化碳排放量為6000萬噸以上，將在很大程度上有助于環境質量的改善。

②減少二氧化硫排放　據中國國家環保總局的統計，中國環境對導致酸雨的二氧化硫的最大容量是1200萬～1400萬噸，但如果按照目前對中國2020年能源前景的估測，中國屆時將每年排放2800萬噸二氧化硫，如不加以控制，無論對環境，還是對人民健康，這都將是一場災難。顯然發展風電可以在一定程度上減少這些有害氣體的排放。

③提高能源利用效率，減輕社會負擔　目前常規能源發電一般直接成本較低，電價低，但其社會成本包括運輸、環境、資源等比風能發電高得多。建成一個10萬千瓦規模的風力發電場所消耗的能量，風電場平均運行4個月多一點就可以完全補償。如果風電場壽命按20年計算，則可以發出建設一個風電場所消耗的能量58.8倍的電力，這是一個相當大的能量效率值。可見，風力發電對于資源節約、環境保護的效益是十分顯著的。

④滿足電能供應　電能的應用極其廣泛，可以說無時不有，無處不在。隨著科學技術的不斷發展，人們對電能的依賴性越來越強。然而隨著資源日益枯竭，傳統發電方式很難滿足人們的用電需求，供需矛盾必將日趨尖銳。要解決這一矛盾，必須尋求新的電能來源，風力發電、太陽能發電等清潔可再生能源發電必將承擔起這一歷史重任。

（2）風能利用的效益

風力發電已經被證明具有廣泛的社會效益，這些效益除了環境效益以外，還有就業效益和脫貧致富等社會綜合效益。

就業效益就是可以增加就業機會。任何一個新的工業都會為當地創造新的就業機會。例如內蒙古的輝騰錫勒風電場所在的縣，財政收入的70％來自于風力發電。

總體來說，風電的環境和社會效益可以體現為：

①減少氣候變化和其他環境污染；

②創造就業，促進經濟增長和革新；

③能源供應多元化；

④提供能源安全，防止因獲取自然資源而產生的沖突；

⑤通過增加能源獲得減少貧困；

⑥提供對抗化石燃料價格上漲的工具；

⑦燃料免費、充足、永不耗竭。

風能安全、清潔，資源豐富取之不竭。不同于化石能源，風能是一種永久性的大量存在的本地資源，可以提供長期穩定的能源供應。它沒有燃料風險，更沒有燃料價格風險，而且風能的利用也不產生碳排放。