中國的風能大計

中國的風能大計
知識通訊評論第76期

中國已經擬定計畫，決心大力投入風能的開發。但是由渦輪製造到電廠設置，另外還有輸送電力的網格設施，都有許多待解決的大問題

波蒙(Hubert Beaumont)沿著戈壁沙漠的二線道高速公路邊上開車，除了風以外，其他什麼也沒看到。在中國甘肅的這條道路是完全平坦的，一條單調無聊的道路，旁邊盡是灰色的岩石，少許灌木叢和大約一百座時髦的渦扇高聳在空曠的地表。北京綠色能源顧問公司Ecofys的風力專家波蒙表示，除了風力能源，他完全想不出那裡還能做些什麼。

的確，這個區域被規劃為「大型風力發電基地」的核心，到了二○一○年，所有風力發電廠大概會有五十億瓦的發電量。即使意識到這些風力渦輪到時候只能提供宣稱發電量的四分之一，這些電力仍舊能夠產生足夠滿足大約一百萬戶耗能很兇的美國家庭。它將會是全世界最大規模的風力發電計畫。

對於如此一個環境聲譽糟糕的國家來說，中國在風力方面已經迅速聚集了大量的綠色信用。過去的三年，風力發電量每年幾乎都呈倍數成長，在二○○七年，中國超過預期目標達到二○一○年的五十億瓦的電力。（見表一）

中國計畫再建造四座跟甘肅計畫一樣的大型基地，準備在未來十年，一舉超越其他四個國家，其中包括風能發電量龍頭老大和老二的德國和美國。
中國同時也在製造和加緊設計渦輪。國內的渦輪生產商在二○○四年的時候只有四個。現在卻攀升到約七十個。在三年內，北京「中國風能協會」的秘書長秦海岩表示，中國會比其他的國家製造出更多的渦輪。
然而專家卻懷疑中國風能農場被過度渲染的部分，是否還包括了「最不可信賴的」和「最沒有效率的」。
其他地方的風力渦輪製造商和風能農場的發展者，都面臨過創業階段的困難，但是中國所面臨的困難，可能比大部分國家還大。它的風能場比其他居領導地位的國家更沒有效率，生產的瑕疵已經損害了中國的設備，中國的電力網格也不能負載目前所生產的所有風能，更不用說往後幾年更大的電量。包括來自國際渦輪公司的一些批評，將之歸罪於缺乏計畫和中國製造的粗製濫造。
中國的工程師，企業家和政府官員致力於改善這樣的狀況，但是他們仍力有未逮。波蒙通過甘肅風力農場之時，他不僅僅看到了中國風起雲湧的風能的前途，也看到了災難。在陣陣強風刮過的沙漠，但是只有一半的渦輪卻文風不動。

風暴追逐者
儘管目前中國在追逐風力，但在幾年前中國的領袖卻對之興趣缺缺。在一九八○到一九九○年代，世界銀行，亞洲開發銀行以及其他的銀行對於從中國獲取風能的努力均宣告失敗。要在二○○○年達成十億瓦風能電力的一項目標悄然屆期，但一無所成。
秦海岩表示，「在二○○四年以前，中國領袖認為風能太小了，他們並不以為風能是真正的能源，」但是蒸蒸日上的經濟刺激了需求，能源價格飆升，在二○○四年，中國二十七個省份中有二十四省受到斷電的衝擊。大約同一時期，也有因二○○八奧運帶來的環境壓力。政府在二○○五年二月以「可再生能源法」回應，而接下來的指導方針，則呼籲所有重要的電力公司要在水力之外，從可再生資源創造能源，其百分比由二○一○年的百分之三到二○二○年要達到百分之八。由於生物量的資源太分散，太陽能光電又太貴(儘管中國是全世界最大的生產者)，未來大部分的可再生能源還是得靠風力。
但是有一個窒礙之處，那就是中國的風力農場功效都很差。所有的電力裝置都有一個「發電率」，是由實際產生的電量除以設備最大能發電的電量來計算。根據建議投資者如何發展可再生能源的顧問公司，倫敦「新能源財務」北京分公司的數據顯示，在其他主要風力發電國家的境內的渦輪，發電率約百分之三十，中國則只有百分之二十三。
該公司的賈斯丁吳(Justin Wu)表示，「中國的數字很差，看起來也許差別不大，但是一個風力農場是否有經濟效益，幾個百分點就會是重大的差異。」
風力專家歸罪的若干因素，最先是渦輪本身。風力農場發展商二○○四年左右初一啟動，他們是從國外老牌的製造商進口渦輪，最近他們則比較仰賴國內製造商。二○○五年北京添加了一個規定，就是百分之七十的渦輪零件要由國內製造商生產。主要的國際渦輪製造商已經在中國設立製造工廠，但是他們卻拼輸給本地的公司。根據「中國風能協會」蒐集的數據顯示，二○○八年將會是頭一年中國製渦輪的裝置容量超過外國製造的量。譬如已經分派給甘肅計畫的發展商的三十八億瓦發電量，沒有一具渦輪是由外國製造商生產的。
這對新加入的中國風力渦輪發展商來說，是一個好消息，但是對風力農場來說是好消息嗎？根據吳表示，中國的風力農場利用國外的機型，比利用國內渦輪的，高出了百分之五的整體發電率。吳表示，國內生產的渦輪在第一次設置的時候，顯得特別不具效益。
由於科技是新的，而且測試較少，根據來自小道的證據顯示，中國的渦輪比較常需要停機維修。一具渦輪平均停機的時間是不能透露的交易秘密。但是北京清華大學「能源環境經濟研究院」院長張希良表示，他聽到報導，在零鄰近外國模組戛然作響，似要飛去時，國內的渦輪依然文風不動。

「中國政府不能視為是一個透明運作的模式」
——索爾斯
國內的模組比國外的便宜百分之十五到二十，而且品質越來越好，因為他們利用經過驗證的外國科技，或是雇用外國技師來幫助設計。根據吳先生的說法，但是渦輪的壽命平均有二十年，更有產能的外國機總體來說是比較好的買賣。
那麼為什麼中國的風力農場發展商大多選擇國內的渦輪呢？這是一個有爭議的議題。儘管政府規定百分之七十的零件要來自國內的製造商，但是重要國家計畫，包括最近啟動的風力大型基地所運用的渦輪，應該都是經由公開招標採購。但是招標的過程非常詭異，這一行裡的許多人都採取不透明的偏袒主義政策，特別是大多數風力農場發展商和國內渦輪製造商都國營企業。北京一家印度主要渦輪製造商分公司「蘇司蘭能源」(Suzlon Energy)的總經理索爾斯認為，「中國政府不能視為是一個透明運作的模式」。

旋轉策略
渦輪的品質是一回事；找到最適合于可用風力的渦輪則是另一回事。每一具渦輪都有一個「負荷量外殼」，定義在什麼樣的風速，亂流，風切面和其他的條件下，會發揮最大的功能。有些渦輪在陣風的吹襲下運作最佳，有些則是在慢速的長期持續的風速下運作最佳。沒有經過仔細選擇的渦輪較容易壞掉。
有寬刃的渦輪可以捕捉低速的風，但是卻可能被颱風摧毀。如果沒有針對所在地隨便挑選渦輪，效率就會大幅下降。在中國為Ecofys研究風力能源的梅爾(Sebastian Meyer)表示，「頭一年所做的決定會影響渦輪二十年的生命。」。索爾斯說，「嚴謹的公司不會把渦輪放在不適合的地方。」他表示。但是到現在為止，中國的發展商還是太常依賴不可靠的風力數據。
目前中國企圖面對這樣的問題。到今年六月，會完成安裝四百座桅杆，來測量全中國各個地區的風能資源。桅杆配合渦輪的高度，各高七十公尺、一百公尺或是一百二十公尺。中國計畫花費兩億人民幣(美金三千萬)以上的經費，來進行這項二○○七年開始的四年計畫。北京「中國氣象科學研究院」風能資源研究室副主任楊振彬表示，「這項計畫是構成中國風力發展工作計畫的關鍵。」楊振彬將會分析桅杆所提供的數據。
這項計畫也有讓人疑慮之處。索爾斯指出，因為風在很短的距離內就可能有很大的變化，即使是這樣的大規模的調查風流，也並不足夠，不過，計畫裝設渦輪的特定地區仍舊需要這種「微地區」的數據。
數據的再用則引來了更多的疑慮，那就是特別針對中國的天氣建立一個渦輪設計的新標準。「風力渦輪並不像是放在家裡的冰箱。」張希良表示，「中國跟美國和歐洲非常的不一樣。」但是儘管我們並不知道中國標準的形式為何，某些人也質疑中國是否真的需要自己的標準。索爾斯指出，「蒙古並沒有比明尼蘇達冷。」

「電柵公司不喜歡風力。它改變得太快了。」
——秦海岩
由於中國計畫建造五處大型的基地，將來渦輪的數目會有驚人成長。到了二○一五年，光是甘肅計畫就號稱會有一萬座渦輪，發電量總計一百二十億瓦。中國其他的四個大型基地，新疆，內蒙，河北，以及上海(在江蘇地區)將總共產生六百億瓦的電力。
但是要運用這些能源，中國的風能希望必須要解決一個更複雜的問題，那就是是電力網格問題。中國能源供應受到切割和開發不足電力網格系統的限制，使得它非常難以把煤礦資源豐富鄉村的能源，供應到東岸的城市。
風也有相同的問題，它多半是在人口稀少的區域產生，那裡的人口無法消耗所有的能源。另外一個讓問題更嚴重的因素則是，這樣隨著氣候改變產生的電力資源非常不可靠。秦海岩表示，「電柵公司不喜歡風力。它改變得太快了。」
布魯塞爾的「全球風能理事會」秘書長索耶(Steve Sawyer)指出，其他的國家，尤其是美國，也跟自己的電力網格系統奮鬥過。實際上，一月份的時候，民主黨在眾議院引進一條法案，要求撥款美金一百一十億來現代化電力網格系統。

快速和等待
中國的快速發展導致徹底的延遲。渦輪在跟電力網格柵系統接通之前，渦輪通常就閒置在那裡(平均為四個月)。因此庫存壓力龐大。在二○○七年底設置的五十七億瓦電力的渦輪，只有四十億瓦的電力接上了電力網格。
接通還只是第一個障礙。許多電力網格太微小而不足以負載所有的電力。在發電的巔峰時期，渦輪常常必須關閉以免電力網路負荷過度。較新的渦輪可改變刀葉的角度避開風流，慢慢地停下來。唯一的損失只是能源。對於較老的渦輪，則必須要靠操作員把它猛然剎住。梅爾表示，在中國的渦輪剎車損壞的速度驚人。在別處，剎車多半「一個月只用一次或更少，中國則每四天用一次，」他說。
延遲和耗損會使得大家棄風力發電而去，秦海岩表示，「如果電力網格系統沒有一個重大的改革計畫，我們未來幾年就不可能再發展風能。」
那麼為什麼中國政府傳奇性的執行能力並未介入。根據「新能源財務」二○○八年十二月的報告，中國監督國家經濟和社會發展的「國家發展和改革委員會」，已經在關注「中國快速風力發展的缺乏管理」，尤其是在電力網格系統方面。
張希良說，然而政府也擔心採取行動會導致漲價，問題就在這項昂貴的能源沒有多少需求量。張希良指出，「解決方案就在強迫一些地方，諸如北京來買單。」不過政府並沒有朝這個方向去做，讓他們繼續使用煤還更簡單一點。
也許救兵快要到了。擁有經濟規模的大型基地對電力網格發展商來說，可能更具吸引力。去年的十一月，中國最大的電力供應商，提供中國百分之八十八的電力的「國家電網公司」，宣布要在二○○九和二○一○年，倍增對電網硬體的投資，從五千五百億人民幣，提高到一兆一千六百億人民幣。
區域性的計畫同時也有幫助。今年的十一月，甘肅省將挹注兩百億人民幣到電網系統，以支持它的大型基地。同時也要設置大型基地的內蒙，則計畫於二○一○年投入三百億人民幣到它的電網系統。這些投資將讓從西北的新疆經過甘肅到東部都會的一條輸電管，從十一萬伏特提高到七十五萬伏特。「這倒是讓人看到了生機。」波蒙表示。
當然，電網發展商的心裡，並不只有將風力渦輪聯網這件事情。在中國七千九百三十億瓦的能源供應裡，風能只算是滄海中的一粟。二○○八年，風僅佔了中國總共發電量的百分之零點三，中國的總共發電量主要是由煤來供應。
但是如果五個大型基地如期進行，它們的總供電量將超過爭議性頗高的三峽大壩。達到政府設定的二○二○年可再生能源的目標，根據估計，這將需要驚人的一千億瓦的風能，佔中國總能源供應的百分之五左右。某些估計指出，到了二○四○年到二○五○年，風力有產出五千億瓦到六千億瓦電量的潛力。
目前，中國政府投入了相當的力量來開發這項能源。「這是它的頭號可再生能源企業，因此政府會支持它。」吳表示。但是除非近期有些劇烈的變化，中國的風能計畫可能進展還是有限。

(圖一圖說)
電力發展
中國
德國
美國
累計設置的風力發電量(GW)

(地圖圖說)
中國正在擴展的風力發電計畫
從二○○四年開始，從多風的北方和東方邊緣地帶逐一出現了風力農場新疆
酒泉
內蒙
河北
北京
甘肅
江蘇
上海
香港
現有的風力發電農場
第一座風力大型計畫
建議中的未來風力大型計畫地區
總安裝發電量攀升迅速，到達二○○五年的十三億瓦，二○○六年的二十六億瓦，二○○七年的五十九億瓦，以及根據較早的估計，二○○八年的一百零六億瓦。