在卡斯蒂利亚－拉曼恰自治区附近的山脊上，矗立着一排排白色的“风车”。即使文学爱好者们从没去过西班牙，也会联想到塞万提斯(Miguel de Cervantes Saavedra，1547年－1616年，文艺复兴时期的西班牙小说家、剧作家、诗人，1547年9月29日出生，1616年4月22日在马德里逝世)17世纪作品《堂·吉诃德》中的风车巨人。然而近些年来，它们已逐渐被风力发电机组所替代，巨大的风车已不再研磨面粉，而是产生电力，并使西班牙的风力发电在欧洲处于领先地位。

 

 

崭露头角的风能

 

　　是不是西班牙政府倾向于未来的发电系统走风力发电之路？毫无疑问，如果不是政府致力于发展绿色环保型能源，那些矗立在卡斯蒂利亚－拉曼恰山脊上庞大的风力发电机组是不可能建成的。当然，风力发电也绝非夸夸其谈，今年全球的风力发电量已经增长了30％，而且有望突破100兆瓦。维克托·阿巴特(Victor Abate)是美国通用电气(General Electric)公司的副总裁，分管可再生能源的建设，他十分确信地告诉我们，到2012年，全美国新建的电力设施中将有一半是风力发电机，他本人也根据这一规划策划了一系列的商业开发计划。

 

 

　　目前，风力发电仅仅占全美国发电量的1％，但到2020年，这个数字估计会增加到15％。得克萨斯州作为全美国最具风力发电市场的地区，目前已走在其他各州之前开始部署风力发电机组的安装。今年5月，得克萨斯州著名的石油大亨皮肯斯·T·布恩(Boone T．Pickens)已宣布将和通用电气合作，耗资20亿美元建造一个功率达到1000兆瓦的世界最大的风力发电场。

 

　　谁会想到曾经只是作为一种绿色环保手段且昂贵的风力发电机组，如今却能用来赚大钱(仅通用电气一家公司就计划在今年售出价值60亿美元的风力发电设备)。另外，美国地球政策研究所(布什政府的智囊团之一)所长莱斯特·布朗(Lester Brown)说，一个在爱荷华州的农民只需占用0．1公顷的土地建造一个风力发电机，他每年就能从中赚得10000美元；而如果种植玉米的话，同样大小的土地只能产出价值300美元的农作物。

 

　　与其他发电站不同，风力发电场可以分阶段逐渐建设。如建设了一半的火力或核能发电站只是一堆没有用的废铜烂铁，而对风力发电场而言，则只是规模以及发电量是建成后的一半而已。自打第一个风力发电机建成后，它就能开始发电赚钱了。

 

　　风力发电的市场发展十分迅速，致使市场发展与技术进步之间产生了一个良性的循环。就目前而言，风力发电的成本已经距谷歌(google)著名的“比煤炭便宜”方程式(旨在开发比燃煤发电更便宜且环保的可再生能源技术)越来越近了。最初风力发电的涡轮机是由轮船的部件组合而成；而现在，工程师们已开始向飞机制造业借鉴，使用先进的复合材料和同样复杂的可变几何叶片，使风轮变得更长和高智能。

 

 

与燃煤电能媲美

 

　　德国物理学家阿尔伯特·贝茨(Albert Betz)在20世纪初提出，理论上风轮的最高利用率为59．3％，而现代风轮的利用率已达到50％，与理论最大值的差距已经很小了。此外，现代风轮的质量与20世纪初的也不可同日而语。阿巴特说，通用电气是在2002年开始涉足风力发电领域的，那时每台风轮机平均有15％的时间无法运作，而现在停机时间已小于3％。同样的，其发电成本也已降到大约8美分／千瓦时，且还在持续下降中。

 

　　如此低廉的价格使得风力发电在传统发电(即燃煤发电)面前有了竞争力。就目前而言，燃煤发电仍是最便宜的，大约是5美分／千瓦时。但根据麻省理工学院(MIT)最近的一项研究显示，一旦政府要求燃煤发电厂将焚烧煤炭产生的二氧化碳收集并将其埋藏在地下，或者每吨以30美元的“碳税”课税的话，燃煤发电的成本将会上涨到8美分／千瓦时以上。

 

　　同时，风力发电设备的买主们也越来越精明了，雇佣了专业的气象学专家来分析哪些地方适合建造风力发电场，不仅仅考虑何时会有风吹来，还考虑了风力的强弱问题(即使每小时风速只相差一两公里，也会导致电力输出的巨大差距)。除此之外，专家的工作就是运用各种高科技设备，预报短期内(1～2天)的详细天气和风力情况，让电力公司有所准备。

 

　　然而，风力发电面临着一个严峻问题是受天气的制约。一旦风停了，发电也就只能随之停下。除了想方设法降低成本之外，这也是风力发电能否普及所面临的一个巨大挑战。另一个问题是在风力资源丰富的地区，一般都不适于人类居住。想要解决这个问题，就不是制造风轮机的工程师们能做到的，而需要依靠设计输电线网络的电气工程师们。也就是说，需要架设更庞大、更智能化的输电线网。

 

　　对于像风险投资家维诺德·科斯拉(Vinod Khosla)这样的人来说，更庞大的电网就是指横贯美国大陆的电网(二战后，美国重建的州际高速公路系统就是个很鲜活的例子)。新的电网将采用直流电输送的形式，而非现在的交流电。交流电是在一个多世纪前被人们所采用的，那时的电力系统和现今是截然不同的。

 

　　就远程电力输送而言，直流电要优于交流电，其功耗丢失小于交流电(即使是在陆地上)。当然，直流电缆也可以埋设在海底(海水会使交流电耗散得很快)，直流电的这些特性使得难以在私人领地铺设电缆和在居民后院架设电网的两大难题迎刃而解。事实上，已经有规划要铺设一条水下直流电缆，将缅因州风能发电场的电力输送到波士顿。

 

 

智能化输电线网

 

　　实际上，欧洲已经有一条初具规模的直流电输电线网，它覆盖了斯堪的纳维亚半岛、德国北部以及荷兰，而且人们已经在讨论将直流电输电线网跨越北海，连接到欧洲另一个风力资源丰富的地区——不列颠岛。由于输电线网覆盖的范围很广，在输送电力的同时还可调节风力发电系统的电力分配。即使在某个地区暂时没有起风时，其他被电网覆盖的地区必定会有风，以此互为补充。该输电线网还允许将剩余的电力输送到挪威的水力发电厂用于抽水上山(称为抽水蓄能系统)，以此来储存电力，以备不时之需。

 

　　除了可再生和环保之外，一个智能化的输电线网可以帮助我们在第一时间平衡各地用电高峰时的用电量，而适应像风力发电这样的间歇性能量来源的也是建造这样的电网的一个重要原因。如智能化电网管理软件随时会监测整个电网的负荷情况，并在超负荷时会调整特定用户的部分电力供应(这些用户事先已和电力公司签订协议，已此换取更低的电价)。

 

　　智能化电网管理软件不仅能用来监测整个电网的运行情况，甚至能够识别特定的电器，无论是在家中、办公室或是工厂里。包括电器的主人什么时候使用或不使用，该软件会根据不同的情况做出合理的安排。举例来说，冰箱或空调在停机前会储存一定的热量或冷气，软件知道冰箱在没电的情况下能够维持多久以保持食物不变质，并抢在其之前重新为冰箱供电。

 

　　智能化电网的全新管理模式也会减少对“peakers”的需求，“peakers”具体是指那些为了应对用电高峰期而建造的小型发电厂，之前所提到的抽水蓄能系统就属于这一类。但是部分电网企业表示，它们的电网过于陈旧和脆弱，难以应对负荷的变化，只能承受不超过2％左右的间歇性风力电能。

 

　　然而阿巴特认为，只要将智能化电网管理系统与“peakers”合理地结合起来，将能进一步发掘风能发电的潜力。为了印证这一观点，通用电气公司正在与夏威夷政府合作，旨在改善当地的用电结构。夏威夷的电力长期是由一些小型的、孤立的输电线网所供应，这些电网极其脆弱和陈旧。当地的工程师表示，引入智能化电网管理系统，他们能够将多达30％的风力电能并入电网，并且不会出现任何停电现象。由此可见，如果将智能化输电线网引入到全美国大陆地区，风力发电的前景将会一片看好。