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日本風力發電技術的發展現狀
    2010-01-07    作者:張可喜    來源:經濟參考報

    從日本上空鳥瞰下面的風力發電機組。資料照片

    迄今，日本在風力發電技術方面是個落后國。目前，全世界的風力發電總裝機容量為980萬千瓦。日本從上世紀80年代開始建設風力發電設備，1990年風力發電能力僅有3000千瓦，1997年底增加到1.7萬千瓦。
　　到1999年3月，日本共有風力發電站77座，發電能力3.1萬千瓦。日本的目標是到2010年將風力發電能力增加到30萬千瓦。其中，綜合商社東棉公司率先在這個領域開始了商業化生產：在海外，即在美國、加拿大、丹麥、荷蘭等5個歐美國家共建設有56.5萬千瓦的風力發電設備；在國內，1998年從丹麥進口了20套功率各為1000千瓦的風力發電設備，正在有“風國”之稱的北海道筅苫前町建設大規模的風力發電站，11月底即可投產。它將以每度11.6日元的價格把所生產的電力出售給北海道電力公司。全部投資為45億日元。這家公司計劃在2010年之前在青森縣下北半島再建設總裝機容量為6—7萬千瓦的風力發電設備。包括在海外的部分在內，它打算建設規模為100萬千瓦的設備，成為世界上最大的風力發電公司。
　　記者不久前參觀過三重縣久居木神原風力發電站。它建在有名的風口“取笠山”上，共4套發電設備，每套發電功率為750千瓦，總裝機容量為3000千瓦，是目前日本最大規模的風力發電站，全年發電量約為800萬度，可供當地2400戶居民使用。這座風力發電站的建設投資共約10億日元。
　　據分析，日本國內的風力發電事業相對落后的原因有以下幾個：首先，政府法規限制非電力業者涉足電力工業；其次，風力發電的生產成本遠比其它電力高；第三，電站建設受地形、地勢的影響——無風處無法建設，而且發電設備也受風速變化等自然條件的制約，風速每秒低于3米或者高于25米，發電設備難以運轉；第四，也許是最大的原因，日本的風力資源并不太豐富。據計算，日本陸地上的風力發電能力最多能夠滿足國內電力需求的1%—4%。
　　這就是說，相比之下，風力發電的經濟效益差。因此，對使用著廉價進口石油的日本來說，風力發電當然不會成為積極發展和普及的對象。
　　也由于同樣的原因，在風力發電技術上，日本也與歐美國家相距甚遠。日本的第一臺國產風力發電裝置是1980年底由三菱重工業公司制作出來的：塔高23.2米，葉輪直徑48.9米，采取同步發電機，功率僅40千瓦。此后，該公司不斷進行研究開發，1997年開始制造500千瓦級風力發電設備，1998年，實現了1000千瓦級設備的國產化。這表明，日本的風力發電技術趕上了國際水平。
　　三菱重工業公司的1000千瓦級風力發電設備安裝在北海道室蘭市。該設備塔高60米，采用感應發電機，可變傾斜角控制系統能夠根據風速變化自動改變葉輪的傾斜角，使發電設備處于最佳運轉狀態；偏轉控制系統可以使葉輪隨著風向變換朝向，最有效地利用風力。它還采取防震支撐和低噪音化措施，可編程調節器控制它處于無人運轉狀態。在風速每秒超過24米和不足3米時，整套設備會自動停止運轉。此外，它還有種種保證安全運轉的裝置。
　　日本其它有關企業還在努力研究開發小型風力發電設備。
　　西古馬公司等三家企業聯合開發成功利用太陽能和風力的混合發電系統。它的特長是無論是在陽光強烈而無風的夏天，還是日照時間短而風力大的冬天，它都能夠進行工作。這套設備的發電功率為1千瓦，風速每秒2.5米即可開始運轉。目前，這家公司研制的300千瓦級太陽能和風力混合發電設備在進行實證試驗。
　　山陽電子系統公司不久前開發成功的1.5千瓦級風力發電設備安裝有增速機構，風速達到每秒3米就能啟動。
　　一般的風力發電設備需要每秒3米以上的風力。工業技術院在試制利用每秒3米以下微風的發電系統。其關鍵是利用電磁的力量使葉輪的軸離開軸承而處于懸浮狀態，從而消除了機械間的摩擦。這種風力發電技術的另一個優點是消除噪音。目前，這一系統已經達到用每秒7米的風速發電的水平。據說，在對其葉輪和系統進行改進后，它能夠使用每秒3米以下的風力進行發電。
　　工業技術院還委托民間企業研究開發“孤島風力發電系統”。目標是在1999—2003年間開發出有更高的耐強風性能、建設起來更簡便的設備。為此，有關企業將研究開發新的葉輪材料、輪殼形式、施工方法以及進行風車的設計、制作和運轉等方面的研究。
　　在離海岸1—3公里的淺海域，其風力要比陸地強1.5倍。按日本有8000公里長的海岸線可以設置風力發電設備計算，其發電總量可滿足其國內需要的大約20%。因此，在淺海筑堤壩設置風力發電站，以發展風力發電事業是日本正在探討的方向之一。日本運輸省最近設立了一個由風力發電專家組成的委員會，開始研究這個問題。
　　在日本，由于環境保護方面的要求，風電作為一種清潔的能源，正在受到重視——政府放寬行政限制，為非電力企業積極進入電力工業領域打開了大門；國產技術水平的提高也為風力發電事業的發展提供了有利條件。因此，可以預見，日本的風力發電事業今后將會迅速發展并廣泛普及。
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