主题：【原创】四面楚歌之中国篇 未来世界之新格局之一 -- 井底望天
家园 【原创】四面楚歌之中国篇 未来世界之新格局之六 六
不过这个风能状况，并没有概括中国的海上风能资源。
中国的大片风能资源在三北（东北，华北，西北），就是在黑龙江，吉林，辽宁，内蒙，甘肃，青海，新疆和西藏一线大概是200公里宽的风带，风功率密度每平方米设计200-300瓦，高的到了500瓦，搞好了可以弄出2亿千瓦出来。而其他内陆的地方，比如说江西的鄱阳湖附近，安徽的黄山，河南的嵩山，山西的五台山，湖北的九宫山，湖南的衡山，和云南的太华山等地，都有比较强的小面积风能可以开发。东南的沿海地区，因为台湾海峡的瓶颈效应，导致了整个海岸线和沿海岛屿，都是好的风能开发区。
风能在开发上，不是没有其缺点。其中第一个就是风叶的转动，可能会对迁徙的鸟类造成影响。要么就是风叶把笨鸟打成碎片，要么就是聪明鸟因为风车噪音而改变迁徙路线，从而影响生态。第一个缺点就是噪音干扰，这就对沿海的居民造成影响（对新疆，西藏，青海和内蒙等人口少的地方就好一些）。另外一个因素，就是对国家安全。因为风机的运作，可能会使传统雷达无法辨别，是风能运作，还是敌人的飞机偷袭，这都要求军队必须开发出可以辨别风能电机和飞机的新雷达体系（这个已经有一家英国公司解决了问题）。
而在海上风能的开发上，一个比较好的方法就是不要搞近海开发，而是要搞远海开发。现在的近海风能技术，只能在近海40米深的海面。由于海上风能的成本要比陆地贵50%，而近海的风速不到远海的一半，而远海的发电能力要比近海多5倍，因此近海风能发电经济上并不划算。
现在在远海风能技术上领先的是一家挪威和一家荷兰的公司，基本上可以用近海的成本，把风电机安装在离岸20公里，110-150米水深的海上。其实这些公司运用的技术并不是很新颖，基本上是利用海上钻油平台方法，把其简化，将一个支持架放在风机的周围，然后用铁链将这个架子，安装在海底。
图一 远海浮动风能和石油海上平台的对照
不过这个设计有技术上的缺陷，其中一个就是现在的风机重量可以做得更轻。俺现在参与的几个项目都可以将这些缺陷解决。
如果你觉得这个思路比较牛的话，那你就要扶住你的下巴了。
因为如果你对风能比较了解的话，真正的风力不是在人们通常计算的在地面10米高的地方，而是在高空。根据美国斯坦福大学研究人员的估计，在高空的风速，要比地面上多100倍。
那么如何把这个风能开发出来？就是俺们中国老祖宗的法子，把一个风能发电机，当作一个风筝给放到天上去。这个风筝上面装上可以转的螺旋桨，而拉住风筝的绳子，就是俺的电缆。
图二 高空风筝发电
这个风筝发电，要求的是差不多1万米的高空，其风叶转速大概比地面上快10倍。这个方案的好处是，不会影响飞鸟和人类。而且对中国来说，西藏的高山上安装这样的风筝，恐怕是一个不错的选择。
高空风能的好处在于风力资源非常高，而且很稳定可靠，如果搞好了，成本是可以和地面上的风能竞争。根据斯坦福两位学者的研究成果，高空风能的全球储量的1%，就够俺们全人类用了，而相对的太阳能，大概要占用超过100倍的面积才行。
另外一种风筝的设计，就是在地面上安装发电装置，而是通过千手观音的方法，由地面站将爪子伸向高空，然后让高空上的风力带动地上的活塞运动，来发电。
图二 用风筝带动地面的风力发电
不过高空风能的分布和地面分布有所不同。根据27年的世界风能数据，发现的结果是风能资源最强的是1万米高空的地方。而这些地方是中国的东部（东北和华北），日本，美国东海岸，澳洲南部，非洲东北部。这些地方的风能大概是一平米1万瓦，相对于中国三北地区地下的一平米200-300瓦，简直不可想象。
和地面相比，如果你有68%的时间可以用来发电，已经是极佳条件。可是在高空风能上，这些地方可以达到95%时间发电，简直就是成年发电了。而根据一些制造商的估计，以美国的水平来说，最终可以做到一度电2-4美分，这个简直就可以完全替代煤炭发电了。
而当中国的能源开始从煤炭为主，变成包括太阳能和风能，那么中国的能源依赖就会发生根本的变化，就是从主要依赖于中东的石油资源，变成依赖于中国的东北，内蒙和外蒙古的再生资源，那么对中国资源的安全性，和在碳排放上的有利地位，那是截然不同了。
在中国的风能和太阳能的分布图上，大家可以看到一块空白的地方，那就是中国西南的贵州，重庆，四川盆地和云南北部。这些地方是没有多少太阳能，风能也是一般。但这里是中国的水资源最充沛的地方。
谈起水资源，大家就想到了水电站。谈到水电站，大家就想到了大水坝。从当年在三门峡水坝搞出来的恶果，到当年在三峡大坝的争吵，现在是搞水坝发电已经被所谓没有用心的环保分子，和很有用心的海外敌对团体反得彻彻底底了。
可是看一下这些人有理和无理的吵闹，其实主要是对水坝的抗议，而不是对水利发电的反对。那么俺这里弱弱的问一个问题：
难道搞水利发电，非要盖个大坝不可吗？
俺们为啥不搞一个无水坝电站呢？
家园 实际上风力发电最大的缺点是不可靠性 风力能源首先不能保存，其次也不像水电，火电能源成常态分布，而风力有很大的不确定性，所以单纯的以风电做为主要电能来源，肯定不靠谱，最多只能成为补充能源，这是其一。
其二，风电对于我国电网架构的设置也是一次调整，总所周知的是新疆应该是风电的主要来源之一，但是新疆主网只有220千伏，可是国内大部分的确都至少是500千伏，甚至是750千伏的等级了，也就是说在风能较为普及的区域，因为历史等原因造成了电网的长期滞后发展，一下子上太大负荷的风电，还是造成了发得出，送不掉的现象。
第三，风电算是分布式能源，这不仅对前面说到的输电网考验较大，对于配电网的架构，也是很高的要求，可是配网一直以来都是我国最为薄弱的区域
家园 是否可以这样说？ 高空风能的好处在于风力资源非常高，而且很稳定可靠，如果搞好了，成本是可以和地面上的风能竞争。根据斯坦福两位学者的研究成果，高空风能的全球储量的1%，就够俺们全人类用了，而相对的太阳能，大概要占用超过100倍的面积才行。是否可以这样说：间接利用太阳能比直接利用其热量效率高？毕竟能量是守恒的，局部区域风能密度高可以看作集中了全球其他地区的太阳能。
家园 昨天的参考消息上说了高空风力发电，老大牛！早就知道了 家园 要慎重 我们都知道地球大气是一个复杂的混沌系统，如果人类抽取这个系统中的能量，后果难以预料
家园 我设计的无坝水电站 水电站，理论上讲是把水的势能转化为动能，在通过电机转化为电的过程，所以要筑水坝，抬高水位增加水的势能。
我曾经有过一个想法，就是用气球把一个巨大的漏斗升到空中，这样在下雨的时候就可以把雨水接住，汇集成一个强有力的水柱，带动电机发电。这个高空势能更大，也就不需要水坝了，海上的很多雨水就是直接落入大海，浪费了势能了。
哈哈，没事过来瞎掰
家园 无坝水电站早就有了 最早的无坝水能利用就是水车，自然后来发展成无坝水电站。wiki上有说明，还有照片。但是无坝水电站效率非常低，原因是它只能利用流水的部分动能。河中水流速度一般不超过10m/s，而要让水能够流走，水轮机出水速度不能太低，估计需要6m/s。也就是说，即使可以把整个河的水都利用上，用动能势能转换公式可知，相当于0.8m高的坝......
即使出水速度为0，也只相当于5m高的坝。
家园 估计过度的开发风能会对环境产生一些负面影响，如有些地方 过热，过冷，季节变化缓慢，局部洪水或干旱，城市空气污染散不开等等。因为这些由风能带来的自然界的各种平衡将会被打破。
你的那种高空风筝发电机估计也会有问题，没风时如何保持它呆在空中？如果线断了那么大的家话掉下来可不是弄着玩的。维修和如何升空也是问题。
家园 问个比较白的问题，风太大会不会把设备刮坏？ 风能不受控制，电网调度会不会有很大的问题?
家园 这个“活塞”当是笔误吧，既然已经捉到风力，要活塞何用 另外一种风筝的设计，就是在地面上安装发电装置，而是通过千手观音的方法，由地面站将爪子伸向高空，然后让高空上的风力带动地上的活塞运动，来发电。俺理解，活塞是用在卡诺热机里，来收集气体膨胀功的，是带动转子发电，而不是被带动，估计楼主是想写“转子”吧？
家园 【请教】高空上的风力带动地上的活塞，损耗如何？