风力发电机雾霾处理功能预研报告

风力发电机雾霾处理功能预研报告摘要：雾霾已经成为人们所关注的一种新的灾害性天气，它严重的影响了人们的日常生活，如何治理雾霾天气，保护大气环境已经成为与人们息息相关的事情。本文解释了雾霾天气，阐述了雾霾成因，并量化表示出雾霾的严重程度。最后初步提出了一重集团在进行风电设备研究的同时与雾霾处理技术相结合的优越性。关键词：风电；雾霾；技术创新；一重风力发电是一种清洁能源，其废气排放量几乎为零，与火电等传统发电方式相比，风电在环境保护方面有巨大优势。风电市场前景广阔，但是由于并网问题以及前几年风电市场的无序发展，目前国内风电产业发展略有减缓。国内和国际风电产业都在积极探索新的发展道路，例如积极开展海上风电，将风力发电与太阳能发电相结合等等。本文将探讨雾霾现象的成因，提出开发雾霾处理功能为风力发电机带来的优势。雾和霾的定义雾和霾本身是一种自然天气现象，在自然科学领域，主要依据水平能见度和环境相对湿度，对雾和霾进行定义和区分。《地面气象观测规范》中对雾的描述为“大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，有雾时水平能见度小于1.0千米”[1]，《霾的观测和预报等级》中对霾的定义为“大量极细微的干尘粒等均与地浮游在空中，使水平能见度小于10km的空气普遍浑浊现象”[2]。目前国内多用相对湿度来界定雾与霾，相对湿度大于90%是雾，低于90%是霾[3]。由于空气质量的不断恶化，中国大部分地区开始把雾霾天气现象一并作为灾害性天气预警预报，即“雾霾天气”。雾和霾本身是一种非常正常的天气现象，对人的身体不会造成伤害，但是其形成不利于污染物的稀释和扩散，颗粒污染物等能够迅速得以积累，进而造成空气污染，因此当前我国大中型城市的雾霾天气已经不仅仅是一种单纯的自然天气现象，出现雾或霾时往往都伴随着严重的空气污染。雾霾污染的主要组成包括二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒[4]，其中前两者为气态污染物，最后一项为颗粒状态，并且这种颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。颗粒物英文缩写为PM，人们在2013年反复听到的词PM2.5（细颗粒物）正是新修订的《环境空气质量标准》中增加的一项监测指标。PM2.5既是一种污染物，同时也是重金属、多环芳烃等有毒物质的载体。雾霾的成因通过对北京等几个城市典型雾霾天气期间大气中各种环境要素和气象要素的变化特征进行分析，结果表明雾霾天气形成过程中大气相对湿度、风速、温差等气候要素与大气中PM2.5质量浓度均呈现出规律性的的变化特征，这表明雾霾天气的形成与上述气象要素有密切的关系。大气中气溶胶是影响大气能见度最重要的因素，气溶胶粒子散射和吸收直接影响大气的能见度。能见度恶化与细粒子关系比较大，事实证明，当出现较重气溶胶污染而大气低能见度事情发生时，细粒子的比重会明显变大[5]。中国环境监测总站潘本锋、汪巍等人对监测的数据进行分析发现，PM2.5质量浓度与能见度呈显著负相关，该结果表明大气中细颗粒物浓度上升是造成能见度下降进而形成雾霾天气的主要原因。城市中的细颗粒物主要来自于火力发电、工业生产、汽车尾气、生物质燃烧、二次生成、道路扬尘等过程。当以上污染源排放逐步得到有效监管，排放量相对稳定的情况下，细颗粒物浓度上升或下降则主要取决于气象扩散条件的优劣。中国环境监测总站通过对相关数据得分型整理分析发现，能见度与相对湿度呈负相关，而与风速呈正相关。高湿度、低风速的条件往往不利于细颗粒物的扩散而形成雾霾天气。秋冬季节，我国中东部地区昼夜温差加大，无云风小的概率加大，地面散热比夏季更加迅速，从而容易使地面空气中水汽达到饱和而凝结形成雾或霾，空气中的细颗粒物以此为载体，造成雾霾天气。空气质量的量化表达形式目前，国内统一采用空气质量指数（AirQualityIndex，简称AQI）定量描述空气质量状况，它为一无量纲指数。要计算AQI，就需要事先确定各污染物在不同空气质量水平下的浓度限值，空气质量指数的计算公式如式（1）所示[6]：（1）式中I=空气质量指数，即AQI，输出值；C=污染物浓度，输入值；Clow=小于或等于C的浓度限值，常量；Chigh=大于或等于C的浓度限值，常量；Ilow=对应于Clow的指数限值，常量；Ihigh=对应于Chigh的指数限值，常量。利用这个公式，根据污染物浓度C，查阅相关规定数值，可以方便地计算出空气质量指数AQI，当我们计算出空气中各种污染物的AQI值之后，取数值最大的那个为最终报告的AQI值。比如SO2为20.5ug/m3，算出来对应的AQI为29；PM10浓度为150.8ug/m3，对应的AQI为98；PM2.5浓度为130.7ug/m3，对应的AQI为189。最终报告的AQI值就是189，而攻陷了那个最大值得PM2.5则称为首要污染物。空气质量指数与空气质量水平的关系参见图1。图1空气质量指数与空气质量水平的关系我国目前尚无正式的空气质量指数标准。配合GB3095-2012的推出，我国环保部制订了一份试行的环境空气质量指数（AQI）技术规定，同样将于2016年1月1日实施。解决雾霾天气的迫切性从2013年1月开始，环保部在京津冀等各地环保部门开始陆续对PM2.5实行监测并公布信息。北京城市气象研究所公布的信息表示，2013年1月，北京共出现了4此雾霾天气过程，北京南郊观象台测得的雾霾天气为23天，比常年同期10.5天、近十年同期10.8天和2012年15天均明显偏多，为1954年以来同期最多的。从监测之日开始到二月初，天津出现雾霾天气共计21天，其中15个轻雾天、5个雾天、1个浓雾天，是历史同期比较罕见的一个“雾月”。在这期间，天津市气象台先后发布4次大雾橙色预警信号，3次霾黄色预警信号，这是天津有气象记录以来第一次在同一月份内连发三次霾预警[7]。河北省空气质量自动发布系统上看到，2013年2月11日16时，河北省11个设区市的空气质量除承德为“重度污染”、张家口为“优”外，其余9城市均为“严重污染”，其中石家庄、邯郸、邢台、衡水的空气质量指数甚至“爆表”，数值已达到或超过500的测量上限，首要污染物多为PM2.5、PM10。由此可以看出，仅京津冀地区，雾霾已经严重影响了人们的日常生活，对人们的身心健康造成了比较严重的威胁。人们日常在必不可少的空气亟须净化，环保问题再次面临重大的挑战。一重探索风电雾霾处理功能的必要性风电有利于环境和气候的保护，，风力发电成本也最为低廉，世界风能协会执行中干事戈桑格表示，陆地风电发电每千瓦时的价格约为5-9欧分，欧洲新建火电站的电力每千瓦时价格约为7欧分。但是据欧盟和德国环境部估算，火力发电的实际成本是这一价格的两倍。火力发电产生的煤烟引发多种呼吸道疾病，从而造成医保体系的高额费用。据科学估算，气体化石燃料以及核能发电的成本也高于陆地发电。随着新能源和环境保护越来越得到人们的重视，一重集团进入风电领域的益处将会逐步显现出来。但是由于一重进入风电市场较晚，并且当下正面临着风电市场的二次洗牌，一重必须找到自己风电的特色，形成自己的核心竞争力，才能一举在风电市场上占据稳固的一席之地。国内各个风电厂家都在探索更新、更多元化的发展道路，例如“两海”发展道路，涉足海上风电和海外市场，将风电发电与太阳能发电相结合等等。一重若是能将自己设计研发的3MW直驱式发电机进一步开发出处理雾霾的功能，必将占据市场的先机，形成自己的特色。在风电这块大蛋糕上稳稳地拿下一块。参考文献[1]中国气象局,地面气象观测规范[M].北京:气象出版社,2003,23-24.[2]QX/T113-2010,霾的观测和预报等级[S].[3]吴兑.霾与雾的识别和资料分析处理[J].环境化学,2008,27(3):32