风力发电新疆域

　　在减少碳排放、应对气候变化的问题上，欧盟各国一向不遗余力。它们制定了世界上最严格的汽车排放标准，又第一个设计了可行的碳交易和清洁发展机制法规体系，甚至还不顾与世界各国闹翻的风险，要求进入和离开欧盟领土的航班必须交纳碳排放费。

　　在推动新能源应用这件事上，它们也是急先锋。欧洲并不像美国那样以地广人稀著称，但它们就是愿意拿出宝贵的土地来建设风力发电站。如果乘飞机到德国和丹麦等欧洲北部的国家，在天气晴朗的时候，不难看到这些国家的田野中星星点点地出现风力发电机组。

　　在这个核能的安全性饱受质疑、允许开发水电的地方越来越少的时代，风力发电还算是一种比较理想的可持续能源。

　　但最近在英国的怀特岛建设风力发电站的提案遭到的反对，集中地体现了人们对风力发电的担心。怀特岛是英吉利海峡北侧的一个小岛，风景宜人，是英国传统的度假胜地。岛上的居民担心风力发电将使岛上的风光不再，而最近岛上房地产市场的低迷也印证了这种担心的理由。

　　虽然高科技的风力发电机组从空中和远处看上去很美，但在近处，它巨大的身躯就足以让人感到压迫，更不用说巨大的叶片在空中划过时产生的噪音。对于鸟类来说，风力发电机组不断高速旋转的巨大叶片如果出现在自己飞行的路线上，就会难以逃过死亡。

　　此外，每个稍具规模的风力发电机组都需要建立在一个标准游泳池大小的水泥基础上，而光是生产这些水泥的能耗和产生的二氧化碳排放就非常可观。

　　从经济角度上说，风力发电的成本也还是太高，而风电本身的特性决定了风力发电的输出功率不稳定，还需要电网内传统发电方式的补充，这一切都让人怀疑风力发电到底是否能担当起可持续新能源这个角色的重任。

　　面对不断高涨的反对声音和对风力发电潜力的质疑，以风力发电为主营业务的几家公司都在探索，想办法克服这种发电方式的缺点。面对风力发电噪音大、占地多和影响周边居民生活的指责，最自然的应对措施是把风力发电场搬到远离人烟的地方，比如沙漠当中。而欧洲没有沙漠，也没有真正人烟稀少的地区，所以他们选择了把风力发电机搬进海里。

　　到2011年，已经有49个离岸风力发电场在9个国家的海域中建立起来，总装机容量从几十兆瓦到300兆瓦不等。2012年，英国的瓦尔内海上风力发电场二期并网发电，使它成为世界上最大的海上风力发电场，总装机容量达到367兆瓦。

　　海上风力发电的优势，除了基本不占用土地、对景观和生态影响比较小以外，还在于海上没有各种地形的影响，风力资源比地上要丰富得多，因此发电的经济性和稳定性也高于陆地上的风力发电，甚至可以在经济性上和传统的发电方式一较短长。

　　很多从事风力发电的公司都认为风力发电在海上的发展会更快。据专门从事风电行业咨询的 BTM 公司估计，从2010年到2014年，海上风力发电的装机容量将增加15000兆瓦。

　　但这样大规模的海上风电扩张也有隐忧。仍以瓦尔内风电场为例，它有100多台风力发电机组，占据了73平方公里的海域，都是水深不到30米的浅海。这样的海区往往也是重要的航道和渔场，而且处于各国的领海或专属经济区内，大量地用来做风电场不免有些可惜，间接地增加了发电的成本。

　　所以，就像海上石油开采业一样，人们也把目光投向了深海地带。

　　目前海上风力发电机组的建设方式，都需要在水中建立固定的基础，再搭建支撑柱或者支撑平台。深海区域的风力发电机组，将采用类似深海钻井平台的浮动式设计。挪威在2010年启动了一个试验性项目，在水深达到200米的水域建设风力发电机组。他们的做法是用压舱物稳定一个直径6米的空心钢柱，使它直立在水中，再用3个锚点将其固定在海床上。从试验开始以来，这个机组已经发电1500万度，如果它顺利地挺过2012年而没有出现倾覆和起火等严重事故，将证明深海浮动式风力发电平台是可行的。

　　这将意味着风力发电不再限于水深较浅的北海等水域，在水深超过百米的地中海、美国东西海岸和日本以东海域都可以建设，大大扩展能够利用风力的范围。

　　和必须建立永久式基础的陆上和浅海风力发电平台相比，深海浮动式平台还有一个优势，就是比较容易支撑起更大的机组，而不需要占用大量土地或材料建造，而这能使发电变得更加经济。地上的风力发电单个机组的旋翼直径不过100米，发电能力约3兆瓦，而深海风力发电机组的旋翼直径可以达到150米以上，单台发电能力达到7兆瓦。旋翼直径达到200米的设计也正在论证阶段。在同样的面积上，深海风力发电将产生比地面上多得多的电力。

　　同时，风力发电机组本身的设计也在改变。新的直驱式设计采用永磁体发电机，去掉了传统的变速箱，理论上可以提高机组的可靠性。这对于远离海岸的深海风力发电机组来说是非常重要的特性。不过直驱式电机需要的稀土元素的量十倍于传统发电机，而95%的稀土元素生产被中国控制，这不能不让国外的风电设备生产企业有所顾虑。

　　海上风力发电刚刚展现出它的潜力，更有野心的工程师已经把目光投向天空。德国一家公司提出了一个“放风筝”的方案，风筝的尾巴就是一根缠绕在卷线盘上的长绳，随着风筝飞远，长绳带动卷线盘转动，这样的转动就能用来发电。而绳子用完后，可以给风筝发出信号，让它找顺风的方向再飞回来。

　　随着需求的增加和技术的发展，我们还将看到各式各样的风力发电设备在我们意想不到的地方出现。风力发电还将不断扩展它的疆域，也许能源问题的解决之道，就在这些对可持续能源的创造性利用之中。

　　(本文作者系英国诺丁汉大学地理系博士)