我國風(fēng)能產(chǎn)業(yè)能取得舉世矚目的成就,離不開多種相關(guān)學(xué)科在研究和應(yīng)用領(lǐng)域的突破。風(fēng)資源探測是風(fēng)能產(chǎn)業(yè)賴以發(fā)展的基礎(chǔ)工作,風(fēng)資源的分布和區(qū)劃為后來我國風(fēng)能的大規(guī)模開發(fā)利用奠定了基礎(chǔ)。在我國風(fēng)資源研究領(lǐng)域,朱瑞兆是公認(rèn)的泰斗。在我國風(fēng)能開發(fā)最早期的日子里,朱瑞兆和我國風(fēng)能產(chǎn)業(yè)一起,走過了一段艱苦奮斗的歲月。而今,朱瑞兆已經(jīng)87歲,在追憶往昔,有幾多感慨?近日,記者在朱老家中對其進(jìn)行了采訪。
朱瑞兆是應(yīng)用氣候?qū)W家,可以說是我國應(yīng)用氣候?qū)W的開拓者和奠基人。他是陜西西安人,畢業(yè)于西北大學(xué)地理系,長期致力于建筑氣候?qū)W和太陽能、風(fēng)能資源的研究,曾任中國氣象科學(xué)院氣候所所長。
進(jìn)行風(fēng)資源研究,為中國大規(guī)模利用風(fēng)能奠定基礎(chǔ)
二十世紀(jì)70年代初,環(huán)境污染問題逐漸受到國際社會的關(guān)注。
1980年以前,朱瑞兆一直從事建筑氣候的研究,1979年的一次國際性會議,讓一切發(fā)生了改變。
1979年,朱瑞兆參加世界氣象組織氣候委員會的會議,了解到國外已經(jīng)進(jìn)行太陽能和風(fēng)能資源的研究,但這一領(lǐng)域在我國還是空白。已經(jīng)接近50歲的朱瑞兆,從那時起,計劃集中精力對風(fēng)能、太陽能資源進(jìn)行研究。
朱老的這一計劃得到了國家科委的支持。于是,“中國風(fēng)能資源計算和區(qū)劃”被列入了國家“六五”科學(xué)技術(shù)攻關(guān)項目,在他的策劃領(lǐng)導(dǎo)下,研究風(fēng)能功率密度的計算模型。朱老告訴記者,這項工作主要是利用已有氣象站實測風(fēng)速資料得到風(fēng)速的年(月)頻數(shù)和風(fēng)速累積頻數(shù)。朱老認(rèn)為韋伯爾(Weibull)概率分布更能精確反映我國風(fēng)速的頻數(shù),故將韋伯爾分布確定為我國風(fēng)能計算模式。風(fēng)速的概率密度函數(shù)的參數(shù)確定后,還可以計算風(fēng)能的可利用小時數(shù)等風(fēng)能參數(shù)。
朱瑞兆在1988年全國風(fēng)能開發(fā)利用研討會上(左三朱瑞兆)
回憶那段日子,朱瑞兆說,那時他組織了40多個人參與這項工作,但除朱老以外,其余都是兼職人員,只能利用晚上和休息日工作。那時大家都被這項開創(chuàng)性的工作鼓舞著,熱情高漲。就這樣,花了半年多的時間,才把全國風(fēng)能資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作做完。
朱瑞兆告訴記者,風(fēng)能與風(fēng)速的立方成正比,所以風(fēng)速的取值非常重要。我國氣象觀測是1日4次的平均風(fēng)速和一日24次自記平均風(fēng)速,利用二者風(fēng)速資料計算出來的風(fēng)能差異還是較大的,這種較大差異主要是統(tǒng)計本身的誤差,所以選取全國300多個平均風(fēng)速較均一的臺站的自記風(fēng)速資料進(jìn)行計算。由于當(dāng)時計算條件的原因,每個臺站用30年的風(fēng)速資料計算風(fēng)能功率密度較為困難,經(jīng)過對比分析后,認(rèn)為采取在30年中選擇一個最大風(fēng)速年,一個最小風(fēng)速年和一個平均風(fēng)速來代表30年的風(fēng)速狀況是比較好的模式。即使選3年風(fēng)速資源,仍有800萬個樣本數(shù)據(jù)要處理計算。
通過這次普查,朱瑞兆得到了中國陸上十米高度有效風(fēng)能儲量1.6億千瓦的數(shù)據(jù),以及風(fēng)能功率密度和出現(xiàn)的百分率,和有效風(fēng)能功率密度、風(fēng)速的年累積小時數(shù)等參數(shù)。1981年第2期的《太陽能學(xué)報》發(fā)表了朱瑞兆、薛桁聯(lián)合署名的《我國風(fēng)能資源》一文,公開了上述研究成果。
1983年,朱瑞兆對我國風(fēng)能區(qū)劃進(jìn)行了研究。按照有效風(fēng)能功率的大小、風(fēng)速的年累積小時數(shù)的多少,結(jié)合天氣氣候背景、地形等將全國分為了風(fēng)能豐富區(qū)、較豐富區(qū)、可利用區(qū)和欠缺區(qū)四個區(qū)劃。
在“六五”申請了“中國風(fēng)能資源計算模式”、“中國風(fēng)能資源分布區(qū)劃”項目以后,朱瑞兆連續(xù)組織申請了國家“七五、八五、九五”攻關(guān)項目,主要包括“衛(wèi)星遙感地理信息數(shù)值模擬與風(fēng)能資源研究評估”、“山區(qū)資源模擬研究”等課題。
1985年,開展了第二次風(fēng)能資源詳查。這次詳查是針對我國風(fēng)能資源豐富和較豐富的19個省(市、區(qū))的,朱瑞兆告訴記者。利用748個氣象臺站連續(xù)10年的風(fēng)速資料統(tǒng)計計算出分省的風(fēng)能資源報告21篇,詳細(xì)論述了地區(qū)的風(fēng)能資源狀況,后來國家能源局《新能源產(chǎn)業(yè)振興發(fā)展規(guī)劃》中所規(guī)劃的8個千萬千瓦級風(fēng)電基地和幾百個風(fēng)電場,均位于風(fēng)能豐富和較豐富的地區(qū)。
在1988年和1992年,朱瑞兆又先后開展了“山區(qū)風(fēng)能資源的模擬研究”、“復(fù)雜地形下地面風(fēng)場的數(shù)值模擬及試驗的研究”等工作。
1991年,朱瑞兆在國家“七五”科技攻關(guān)項目“最佳風(fēng)場及風(fēng)特性研究”鑒定會上發(fā)言
上個世紀(jì)80年代,是朱老研究成果頗豐,著述獲獎頗多的一個時期。朱老所著《中國太陽能、風(fēng)能資源分布及利用》一書,先后于1985年和1989年獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎“二等獎”和“三等獎”;“沿海風(fēng)壓研究”和“中國風(fēng)能資源的計算和區(qū)劃”均獲1985年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎;“中國十九省(市、自治區(qū))風(fēng)能資源詳查研究”獲1989年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。
朱老提出的我國風(fēng)能資源計算模式和中國風(fēng)能資源分布和區(qū)劃,為我國風(fēng)能開發(fā)奠定了科學(xué)依據(jù),其分布圖一直沿用至今。雖經(jīng)過了1985年和2004年的兩次全國風(fēng)能普查,但這兩次風(fēng)能普查的結(jié)論與朱瑞兆提出的中國風(fēng)能資源的分布和儲量基本一致。
1990年11月朱瑞兆在汕頭南澳風(fēng)電場與眾人合影
1991年10月朱瑞兆在嵊泗風(fēng)電場
1992年5月朱瑞兆在朱日和風(fēng)電場
1994年10月朱瑞兆在新疆達(dá)坂城風(fēng)電場
為風(fēng)能事業(yè)足跡遍布祖國山河
上世紀(jì)90年代,我國風(fēng)能產(chǎn)業(yè)還處于起步階段,朱瑞兆經(jīng)常出入于我國各地風(fēng)電場,有時候一去就是一兩個月。那時我國風(fēng)能產(chǎn)業(yè)還沒有完全實現(xiàn)商業(yè)化開發(fā),朱瑞兆經(jīng)常被風(fēng)電場業(yè)主邀請,幫助進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組的選址。
“那些地方大多地形復(fù)雜。在復(fù)雜地形的條件下,風(fēng)電場選址要通過實地勘測來確定,工作量非常大,十分辛苦。”朱瑞兆說,當(dāng)年在廣東橫琴島實地勘測時,那兒除了山石樹叢什么都沒有,根本找不到上山的道路,只好請當(dāng)?shù)乩相l(xiāng)作為向?qū)В贿吙硺湟贿吳斑M(jìn)。
在朱瑞兆家里,記者看到了許多朱老早年奔波于各地風(fēng)場的照片。
約在1994年,水規(guī)院開展風(fēng)電規(guī)劃和設(shè)計工作,朱瑞兆去講“全國風(fēng)資源情況及WASP的應(yīng)用”。水規(guī)院設(shè)計南澳風(fēng)電場時,在微觀選址方面大家都沒有經(jīng)驗。于是朱瑞兆建議去現(xiàn)場考察。朱瑞兆從氣象局借了幾十臺手執(zhí)風(fēng)速儀,一眾20多人,有水利部能源處處長,有水規(guī)院院總工,還有十多位年輕人,這是我國第一次大規(guī)模的風(fēng)電場現(xiàn)場考察。按氣象規(guī)范,手執(zhí)風(fēng)速儀必須安裝在2米高的位置,所以做了幾十個2米多高的桿子,將風(fēng)速儀固定在桿子上,到現(xiàn)場按地形布置了十多個測點,每一點有一臺測風(fēng)儀,統(tǒng)一發(fā)信號,每半小時觀測一次,工作約進(jìn)行2天后,測出了各點的風(fēng)速大小,作為最后確定機(jī)位的位置。上圖是當(dāng)時測風(fēng)時的情景。
1994年1月,朱瑞兆與水規(guī)院領(lǐng)導(dǎo)一起在南澳風(fēng)電場現(xiàn)場測風(fēng)確定機(jī)位。
在上世紀(jì),這種方法常用于山區(qū)選址。現(xiàn)在看起來好像很落后、原始,但給人們提供了風(fēng)速變化的真實情況。現(xiàn)在所有計算發(fā)電量的軟件都需要實測風(fēng)速來支持的。
老驥伏櫪,退休后依然奮斗
1997年11月,67歲的朱瑞兆從國家氣象局退休了。之所以到67歲才退休,是因為氣象和風(fēng)能行業(yè)太需要朱瑞兆以及他從事的工作了。
“當(dāng)我剛退休后,有點不適應(yīng),退休前承擔(dān)了國家科技部重點課題,現(xiàn)在有點失落。”朱瑞兆告訴記者。
1996年,國家計委成立了專門從事新能源工程服務(wù)和咨詢的北京計鵬信息咨詢有限公司,在從國家氣象局退休不到兩年后,朱瑞兆便接受了計鵬公司的邀請,成為一名顧問。
朱瑞兆告訴記者:“我搞了10多年的風(fēng)能、太陽能資源研究,不想放棄。老驥伏櫪,仍想為祖國新能源再盡自己綿薄之力,正好計鵬為我的夢想提供了平臺,借這個平臺來實現(xiàn)我的夢想,你說這不是緣分是什么?”
天地悠悠,歲月匆匆,朱老接下來又在計鵬度過了十幾個春秋。如今,朱瑞兆已經(jīng)87歲,他的身體一直很好,就在記者采訪朱老的這幾天,朱瑞兆還被邀請參加一些公司和機(jī)構(gòu)的活動。
談到自己從50歲才開始的風(fēng)資源研究的人生經(jīng)歷,朱老感慨說:“人生最美好的相逢,就是在對的時間里,遇上最對的人和事。好風(fēng)憑借力,送我上青天。我感到,這個青天是快樂和溫馨的,這個青天就是風(fēng)能。”