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朱瑞兆:摸清风能家底 一生与风共舞

国际新能源网  来源:风能产业  日期:2019-01-09
  我国风能产业能取得举世瞩目的成就,离不开多种相关学科在研究和应用领域的突破。风资源探测是风能产业赖以发展的基础工作,风资源的分布和区划为后来我国风能的大规模开发利用奠定了基础。在我国风资源研究领域,朱瑞兆是公认的泰斗。在我国风能开发最早期的日子里,朱瑞兆和我国风能产业一起,走过了一段艰苦奋斗的岁月。而今,朱瑞兆已经87岁,在追忆往昔,有几多感慨?近日,记者在朱老家中对其进行了采访。
 
 
  朱瑞兆是应用气候学家,可以说是我国应用气候学的开拓者和奠基人。他是陕西西安人,毕业于西北大学地理系,长期致力于建筑气候学和太阳能、风能资源的研究,曾任中国气象科学院气候所所长。
 
  进行风资源研究,为中国大规模利用风能奠定基础
 
  二十世纪70年代初,环境污染问题逐渐受到国际社会的关注。
 
  1980年以前,朱瑞兆一直从事建筑气候的研究,1979年的一次国际性会议,让一切发生了改变。
 
  1979年,朱瑞兆参加世界气象组织气候委员会的会议,了解到国外已经进行太阳能和风能资源的研究,但这一领域在我国还是空白。已经接近50岁的朱瑞兆,从那时起,计划集中精力对风能、太阳能资源进行研究。
 
  朱老的这一计划得到了国家科委的支持。于是,“中国风能资源计算和区划”被列入了国家“六五”科学技术攻关项目,在他的策划领导下,研究风能功率密度的计算模型。朱老告诉记者,这项工作主要是利用已有气象站实测风速资料得到风速的年(月)频数和风速累积频数。朱老认为韦伯尔(Weibull)概率分布更能精确反映我国风速的频数,故将韦伯尔分布确定为我国风能计算模式。风速的概率密度函数的参数确定后,还可以计算风能的可利用小时数等风能参数。
 

 
  朱瑞兆在1988年全国风能开发利用研讨会上(左三朱瑞兆)
 
  回忆那段日子,朱瑞兆说,那时他组织了40多个人参与这项工作,但除朱老以外,其余都是兼职人员,只能利用晚上和休息日工作。那时大家都被这项开创性的工作鼓舞着,热情高涨。就这样,花了半年多的时间,才把全国风能资源基础数据统计工作做完。
 
  朱瑞兆告诉记者,风能与风速的立方成正比,所以风速的取值非常重要。我国气象观测是1日4次的平均风速和一日24次自记平均风速,利用二者风速资料计算出来的风能差异还是较大的,这种较大差异主要是统计本身的误差,所以选取全国300多个平均风速较均一的台站的自记风速资料进行计算。由于当时计算条件的原因,每个台站用30年的风速资料计算风能功率密度较为困难,经过对比分析后,认为采取在30年中选择一个最大风速年,一个最小风速年和一个平均风速来代表30年的风速状况是比较好的模式。即使选3年风速资源,仍有800万个样本数据要处理计算。
 
  通过这次普查,朱瑞兆得到了中国陆上十米高度有效风能储量1.6亿千瓦的数据,以及风能功率密度和出现的百分率,和有效风能功率密度、风速的年累积小时数等参数。1981年第2期的《太阳能学报》发表了朱瑞兆、薛桁联合署名的《我国风能资源》一文,公开了上述研究成果。
 
  1983年,朱瑞兆对我国风能区划进行了研究。按照有效风能功率的大小、风速的年累积小时数的多少,结合天气气候背景、地形等将全国分为了风能丰富区、较丰富区、可利用区和欠缺区四个区划。
 
  在“六五”申请了“中国风能资源计算模式”、“中国风能资源分布区划”项目以后,朱瑞兆连续组织申请了国家“七五、八五、九五”攻关项目,主要包括“卫星遥感地理信息数值模拟与风能资源研究评估”、“山区资源模拟研究”等课题。
 
  1985年,开展了第二次风能资源详查。这次详查是针对我国风能资源丰富和较丰富的19个省(市、区)的,朱瑞兆告诉记者。利用748个气象台站连续10年的风速资料统计计算出分省的风能资源报告21篇,详细论述了地区的风能资源状况,后来国家能源局《新能源产业振兴发展规划》中所规划的8个千万千瓦级风电基地和几百个风电场,均位于风能丰富和较丰富的地区。
 
  在1988年和1992年,朱瑞兆又先后开展了“山区风能资源的模拟研究”、“复杂地形下地面风场的数值模拟及试验的研究”等工作。
 

 
  1991年,朱瑞兆在国家“七五”科技攻关项目“最佳风场及风特性研究”鉴定会上发言
 
  上个世纪80年代,是朱老研究成果颇丰,着述获奖颇多的一个时期。朱老所着《中国太阳能、风能资源分布及利用》一书,先后于1985年和1989年获得国家科学技术进步奖“二等奖”和“三等奖”;“沿海风压研究”和“中国风能资源的计算和区划”均获1985年国家科学技术进步三等奖;“中国十九省(市、自治区)风能资源详查研究”获1989年国家科学技术进步二等奖。
 
  朱老提出的我国风能资源计算模式和中国风能资源分布和区划,为我国风能开发奠定了科学依据,其分布图一直沿用至今。虽经过了1985年和2004年的两次全国风能普查,但这两次风能普查的结论与朱瑞兆提出的中国风能资源的分布和储量基本一致。
 

 
  1990年11月朱瑞兆在汕头南澳风电场与众人合影


 
  1991年10月朱瑞兆在嵊泗风电场

 
  1992年5月朱瑞兆在朱日和风电场

 
  1994年10月朱瑞兆在新疆达坂城风电场
 
  为风能事业足迹遍布祖国山河
 
  上世纪90年代,我国风能产业还处于起步阶段,朱瑞兆经常出入于我国各地风电场,有时候一去就是一两个月。那时我国风能产业还没有完全实现商业化开发,朱瑞兆经常被风电场业主邀请,帮助进行风电机组的选址。
 
  “那些地方大多地形复杂。在复杂地形的条件下,风电场选址要通过实地勘测来确定,工作量非常大,十分辛苦。”朱瑞兆说,当年在广东横琴岛实地勘测时,那儿除了山石树丛什么都没有,根本找不到上山的道路,只好请当地老乡作为向导,一边砍树一边前进。
 
  在朱瑞兆家里,记者看到了许多朱老早年奔波于各地风场的照片。
 
  约在1994年,水规院开展风电规划和设计工作,朱瑞兆去讲“全国风资源情况及WASP的应用”。水规院设计南澳风电场时,在微观选址方面大家都没有经验。于是朱瑞兆建议去现场考察。朱瑞兆从气象局借了几十台手执风速仪,一众20多人,有水利部能源处处长,有水规院院总工,还有十多位年轻人,这是我国第一次大规模的风电场现场考察。按气象规范,手执风速仪必须安装在2米高的位置,所以做了几十个2米多高的杆子,将风速仪固定在杆子上,到现场按地形布置了十多个测点,每一点有一台测风仪,统一发信号,每半小时观测一次,工作约进行2天后,测出了各点的风速大小,作为最后确定机位的位置。上图是当时测风时的情景。
 

 
  1994年1月,朱瑞兆与水规院领导一起在南澳风电场现场测风确定机位。
 
  在上世纪,这种方法常用于山区选址。现在看起来好像很落后、原始,但给人们提供了风速变化的真实情况。现在所有计算发电量的软件都需要实测风速来支持的。
 
  老骥伏枥,退休后依然奋斗
 
  1997年11月,67岁的朱瑞兆从国家气象局退休了。之所以到67岁才退休,是因为气象和风能行业太需要朱瑞兆以及他从事的工作了。
 
  “当我刚退休后,有点不适应,退休前承担了国家科技部重点课题,现在有点失落。”朱瑞兆告诉记者。
 
  1996年,国家计委成立了专门从事新能源工程服务和咨询的北京计鹏信息咨询有限公司,在从国家气象局退休不到两年后,朱瑞兆便接受了计鹏公司的邀请,成为一名顾问。
 
  朱瑞兆告诉记者:“我搞了10多年的风能、太阳能资源研究,不想放弃。老骥伏枥,仍想为祖国新能源再尽自己绵薄之力,正好计鹏为我的梦想提供了平台,借这个平台来实现我的梦想,你说这不是缘分是什么?”
 
  天地悠悠,岁月匆匆,朱老接下来又在计鹏度过了十几个春秋。如今,朱瑞兆已经87岁,他的身体一直很好,就在记者采访朱老的这几天,朱瑞兆还被邀请参加一些公司和机构的活动。
 
  谈到自己从50岁才开始的风资源研究的人生经历,朱老感慨说:“人生最美好的相逢,就是在对的时间里,遇上最对的人和事。好风凭借力,送我上青天。我感到,这个青天是快乐和温馨的,这个青天就是风能。”
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