賈慶昌 賈宏杰 田悅 毛凱

【摘 要】在本刊總第154期我們發(fā)表了：轉(zhuǎn)變水平軸風(fēng)電發(fā)展方式，使我國成為“新立軸風(fēng)小水電”發(fā)展強(qiáng)國的文章，并申報(bào)了有關(guān)專利，并給我們黨的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)去信匯報(bào)，特別在2013年11月11日給黨中央習(xí)主席寫了求發(fā)展的快遞信，也未得到支持發(fā)展。而習(xí)主席提出的‘中國夢與一系列報(bào)告和全國兩會的召開給了我們很大的力量和鼓舞。使我又學(xué)習(xí)研究總結(jié)發(fā)現(xiàn)了‘新立軸風(fēng)小水電的4點(diǎn)發(fā)展優(yōu)勢和5點(diǎn)巨大效益和它的發(fā)展符合我國能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略新途徑的條件，符合黨的歷史使命和人民的最大利益。而它的發(fā)展是來自電力的發(fā)展條件和我國電力能源發(fā)展歷史的選擇。

【關(guān)鍵詞】新立軸風(fēng)小水電 能源可持續(xù)發(fā)展 戰(zhàn)略的新途徑

1新立軸風(fēng)小水電能源大發(fā)展的大優(yōu)勢，是來自電力能源能大發(fā)展的條件和來自我國電力能源大發(fā)展的歷史選擇

電力能源大發(fā)展的條件是：成本價(jià)低、資源儲量豐富、人能安全控制使用。如煤電的成本價(jià)低，煤炭的儲量豐富，煤電又易安全控制使用，故煤電得了大發(fā)展。但煤的燃燒要排放有害的和有溫室效應(yīng)的氣體。煤電的長期大發(fā)展，排放了大量的溫室和有害氣體。造成了今天的極端氣候?yàn)?zāi)害，并使大氣渾濁污染，多霧霾，少藍(lán)天白云，影響人們健康，并使農(nóng)田旱澇不均多災(zāi)害，影響農(nóng)田增收。我國為治理這些危害，大力發(fā)展了水平軸大風(fēng)電，至2012年我國大風(fēng)電裝機(jī)容量居全球第一。而我國專家認(rèn)定：我國只是風(fēng)電大國，還不是風(fēng)電強(qiáng)國。這因大風(fēng)電的電力不穩(wěn)多變，不能直接使用，它并網(wǎng)有破壞作用，只有限量并網(wǎng)混合才能使用。又因大風(fēng)電場址受風(fēng)力區(qū)所限，這使我國大風(fēng)電場址多在西北邊遠(yuǎn)區(qū)，而我國的大電網(wǎng)又多在東南區(qū)，必建遠(yuǎn)距電網(wǎng)通道才能使用大風(fēng)電。即使我國成為大風(fēng)電強(qiáng)國，但還不是電力強(qiáng)國，這因大風(fēng)電不易存儲，不能安全靈活配合用電高峰。如丹麥國家，已是大風(fēng)電強(qiáng)國，遇到用電高峰期，還需高價(jià)買別國的電力。而大風(fēng)電人們卻不能安全廉價(jià)操縱使用，這又是大弊病。而大風(fēng)電的成本價(jià)已高于了煤電。在我國建遠(yuǎn)距輸送電網(wǎng)，成本價(jià)更高，它的大發(fā)展更不能與煤電的大發(fā)展相競爭。

我國在新能源的發(fā)展中，只有小水電的成本價(jià)比煤電成本價(jià)低，它發(fā)的電力又穩(wěn)定，人們又易安全控制使用，如它的電力能就近使用，多余的電力易并網(wǎng)，它并網(wǎng)不但無破壞作用，而且是大電網(wǎng)廉價(jià)有益的補(bǔ)充，它不但不排放、無污染，而且無移民、淹沒的麻煩，而且規(guī)模小、工期短、見效快，故它不但優(yōu)于了煤電、大水電、大風(fēng)電等，它能大發(fā)展。據(jù)有關(guān)資料[1]，至2003年，全國已建成小水電站4.8萬余座，年發(fā)電量1100億度，占全國水電總發(fā)電量的40%左右，它是我國新長態(tài)電力發(fā)展快的佼佼者。但它發(fā)電的可再生水源多在大電網(wǎng)覆蓋不到的山區(qū)，分布不均儲量有限。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，它的好站址目前已經(jīng)開發(fā)用完，今后已不能再大發(fā)展了。

而我國的‘小水電和‘大風(fēng)電不能大發(fā)展之后，我們深入研究，實(shí)驗(yàn)了‘新立軸風(fēng)小水電，卻發(fā)現(xiàn)它能夠大發(fā)展，因它是小水電和大風(fēng)電的新發(fā)展、新選擇，它不但具有小水電的一切優(yōu)點(diǎn)和大風(fēng)電的環(huán)保性，而且它又克服了小水電和大風(fēng)電不能大發(fā)展的一切弊病，它不但大大優(yōu)于了小水電、大風(fēng)電，能夠大發(fā)展，而且它的發(fā)展優(yōu)勢和巨大效益符合我國能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略新途徑的條件，下面就進(jìn)一步說明此問題。

2 新立軸風(fēng)小水電能源的大發(fā)展和巨大效益，為什么符合我國能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略新途徑的條件

據(jù)我國張超編著的<<水電能資源開發(fā)利用>>一書第10章，我國水電能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究及展望，第10章、3、4節(jié)2050年我國水電發(fā)展的預(yù)測，對于2050年我國能源需求預(yù)測，有關(guān)單位做過多次，主要成果有三。

（1）原能源部：“中國能源戰(zhàn)略研究2000-2050”，1996.11。

（2）中國工程院能源項(xiàng)目組：“中國可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略研究總報(bào)告”，1997.5。

（3）國家計(jì)委能源研究所：“中國中長期能源戰(zhàn)略研究”，1998年。

他們預(yù)測研究的結(jié)果提出的戰(zhàn)略思考與建議，在本書222頁最下面寫道：“在2050年我國水能、核能開發(fā)達(dá)到極限后，煤炭將成為最主要的能源。應(yīng)當(dāng)從現(xiàn)在起就積極研究，保護(hù)并高效利用我國寶貴的煤炭資源，探求實(shí)現(xiàn)我國能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的途徑?！?/p>

而煤炭資源不能再生，它有枯竭期，又有污染，它不符合我國能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略新途徑的條件。而我們研究成功的“新立軸風(fēng)小水電”，它能成本價(jià)低廉，它的資源風(fēng)力、空氣壓力及可再生水源儲量極豐富，無枯竭期，它的電力人們又易控制操縱使用，它又干凈、不排放、不污染，它具備了電能大發(fā)展的一切條件，它并完全能于煤電相競爭發(fā)展，它完全優(yōu)于了煤電，它并有巨大效益。故它符合我國能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略途徑的條件。下面我們再具體說明它的大發(fā)展優(yōu)勢和巨大效益。

3新立軸風(fēng)小水電能源大發(fā)展的4大優(yōu)勢

（1）風(fēng)力提水的發(fā)展優(yōu)勢：因風(fēng)小水電首先要用風(fēng)力提蓄水，而風(fēng)力提水比風(fēng)力發(fā)電技術(shù)設(shè)備簡單、價(jià)廉，很容易實(shí)現(xiàn)，故日本的有關(guān)專家學(xué)者在著作中預(yù)言：“風(fēng)能用于提水，不但會長期持續(xù)下去，而且有可能出現(xiàn)超過用于風(fēng)力發(fā)電的狀況”[2]。但目前風(fēng)力提水只用了風(fēng)力，因沒用大氣壓力的配合，這使風(fēng)力提水不能高揚(yáng)程大流量，這限制了它的發(fā)展，這使我國的風(fēng)力提水也只能在沿海發(fā)展。再如過去我國農(nóng)村的鏈條水車和鏈條泵提水，因只用了水面上的大氣壓力，它的標(biāo)準(zhǔn)值是76厘米汞柱高，折水柱高為10.33米高的壓力，它傳遞作用在鏈條提水盤的下面的水面上，距被提水面越近，其壓力值越大，而它提水超過10.33米高就沒有了大氣的壓力作用，提水盤下面就要出現(xiàn)真空，嚴(yán)重影響提水揚(yáng)程。隨著農(nóng)村提水揚(yáng)程的加大，這使我國過去的鏈條水車和鏈條泵提水遭到了淘汰。而我們今天的“新立軸風(fēng)小水電”風(fēng)力提水，我們研究成功了用“上空氣壓增提水揚(yáng)程器”它間距5米的壓力就能大于標(biāo)準(zhǔn)氣壓的平均值。我們并申報(bào)了專利，在此專利中，都有具體的說明。它解決了風(fēng)力提水不能高揚(yáng)程大流量的問題，它能滿足小水電最大落差的提水需求，它使“新立軸風(fēng)小水電”提水有了大發(fā)展的優(yōu)勢。

（2）新立軸風(fēng)力機(jī)的發(fā)展優(yōu)勢：本風(fēng)小水電風(fēng)力提蓄水要用的新立軸風(fēng)力機(jī)，它由三種立軸直翼活翅型與申報(bào)的三個專利組成。第一種是基本型，名稱是：立軸升力直翼活翅風(fēng)力機(jī)，它的專利號：02284215.2，已被國家評為重點(diǎn)專利和一等獎，并被收錄入《中國當(dāng)代發(fā)明家大辭典》第二卷。為滿足風(fēng)小水電風(fēng)力提水的要求，在此基礎(chǔ)上我們又研究設(shè)計(jì)成功了“立軸升力直翼活翅尾”風(fēng)力機(jī)，它的專利號：201220403902和“立軸升力直翼內(nèi)外活翅風(fēng)力機(jī)”，它的專利號：201320015070.5。它們的共同特點(diǎn)是易制、價(jià)廉、效高。這因它們都是升力直翼葉片，比水平軸升力葉片根大、梢小，有扭曲要易制易取材，如我本人已用upvc水管材，加熱軟化內(nèi)模具成形法，制成了對稱翼NACA.0015翼型的樣機(jī)。因它是用雙橫臂連接立軸與葉片，它雙支點(diǎn)受力，比水平軸葉片單支點(diǎn)受力要彎矩小，耐使用。它直翼葉片中部設(shè)活翅，只要有2級微風(fēng)樹葉動，人臉有感覺的風(fēng)力，就能打開活翅使風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，使提水機(jī)械提出水來。6級以上的大風(fēng)，活翅尾的離心力配重，產(chǎn)生的離心力能使活翅尾自動張開，減速，可利用大風(fēng)力提水。在低速風(fēng)力下，順風(fēng)向轉(zhuǎn)動活翅張開，能擴(kuò)大迎風(fēng)面積10倍左右，擴(kuò)大風(fēng)功率推動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動。大風(fēng)又能減速減小風(fēng)功率，它提高了利用風(fēng)力的效率。立軸風(fēng)輪轉(zhuǎn)動的軸線穩(wěn)定性，又有利于塔架的耐用和抗強(qiáng)風(fēng)。立軸風(fēng)輪是中轉(zhuǎn)速，它轉(zhuǎn)動的高速性系數(shù)穩(wěn)定，這利于風(fēng)力提水，特別它的葉片易制，此特點(diǎn)可使它用適當(dāng)大的葉片和大機(jī)型向全國85%的風(fēng)能密度不同地區(qū)，廉價(jià)普及風(fēng)力和大氣壓力提蓄水。這使新立軸風(fēng)力機(jī)提水具備了很大的發(fā)展優(yōu)勢。

（3）新立軸風(fēng)小水電的可再生水源的發(fā)展優(yōu)勢：在今天新常態(tài)的電力發(fā)展中，小水電是快速發(fā)展的佼佼者，但因它利用的可再生水源的局限性大，使它今后不能再快速發(fā)展了。而新立軸風(fēng)小水電利用的可再生水源卻打破了小水電利用可再生水源的局限性，并大大優(yōu)于了小水電的可再生水源，卻能夠大發(fā)展。如它利用的第一種可再生水源是農(nóng)田的深機(jī)井，它可用 電力、風(fēng)力雙配套，電力是在抗旱時(shí)機(jī)動使用，一般深機(jī)井每年抗旱只用3-4個月，它每年均有8-9個月的時(shí)間無用，而風(fēng)力它可常年使用，循壞用水，節(jié)水搞新立軸風(fēng)小水電或風(fēng)微小水電，它分布均勻、面廣，數(shù)量無限。而當(dāng)前的農(nóng)田深機(jī)井，開口井壁直徑為60 cm，它可容砼井筒直徑40-35 cm，其直徑40 cm的，風(fēng)電雙配套可裝鏈條提水筒直徑為10-12cm，若砼井筒口徑小于40 cm的，就不能用此提水筒的直徑了，就會影響提水效率。故建議今后的深機(jī)井，砼井筒徑制成40 cm的為好。它并能保證使用安全、并能保證風(fēng)力提水和發(fā)電放水互不影響，并能同時(shí)進(jìn)行。

它利用的第二種可再生水源是：江、河兩岸與大湖泊沿岸的連通水井，它的提蓄水落差在30米內(nèi)的都可用。它用人工或機(jī)械都易開挖，只要井底適當(dāng)?shù)陀谒妫湍苡糜刑厥鈽?gòu)造的水管連通就能保持井內(nèi)有足夠用的水，它可專用風(fēng)力常年專搞“新立軸風(fēng)小水電”，因它能使蓄水循環(huán)，節(jié)水搞風(fēng)小水電，它可適當(dāng)?shù)脑龆?，它又能適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大井筒，，它可裝適當(dāng)大的新立軸提水機(jī)型，它又可提升蓄水位高度，和降低發(fā)電位置，提高發(fā)電水落差和效率，它又能規(guī)模適中，廣泛投資，工期短，見效快，發(fā)展快，它發(fā)的電力能就近廉價(jià)使用，又能并網(wǎng)，它并網(wǎng)又是大電網(wǎng)有益的廉價(jià)補(bǔ)充。以上兩種的可再生水源井，它不但比小水電的可再生 水源分布廣，儲量豐富，而且它不易受到雨雪冰凍和暴雨干旱的干擾影響發(fā)電。故它大大優(yōu)于了小水電的可再生水源，它的優(yōu)勢能保新立軸風(fēng)小水電的大發(fā)展。

（4）它成本價(jià)廉的發(fā)展優(yōu)勢：成本價(jià)廉是電力大發(fā)展的主要條件，它也是新立軸風(fēng)小水電能大發(fā)展的主要優(yōu)勢。如它提蓄水的動力用的是風(fēng)力和大氣的壓力，它不用錢買就可得到。且儲量豐富用之不盡。它利用風(fēng)力的機(jī)械是新立軸風(fēng)力機(jī)，它不但比水平軸易制、價(jià)廉、效高、耐用，而且能在我國85%左右的地區(qū)風(fēng)力提水使用，它打破了水平軸風(fēng)電場址只能在我國1%的地區(qū)興建的局限。它提水用的配套機(jī)械是新型鏈條水車或鏈條泵，過去它提水不能用上空大氣壓力，不能高揚(yáng)程大流量，它遭到了淘汰，被看成了落后過時(shí)的提水工具。今天用它提水，它能利用風(fēng)力和上空大氣壓力，它能高揚(yáng)程大流量的廉價(jià)風(fēng)力提水，又能很好的轉(zhuǎn)化風(fēng)力的不穩(wěn)定性提水，它風(fēng)力提水優(yōu)于了電動泵、離心泵，它今天是風(fēng)力提水的先進(jìn)機(jī)械和佼佼者。我國又有傳統(tǒng)的制造技術(shù)和基礎(chǔ)，它能具備提水成本廉價(jià)的優(yōu)勢。再者是它提蓄水的蓄水池，它建造技術(shù)和用料都簡單，但它卻能把不穩(wěn)多變不易控制的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為可控制又穩(wěn)定的水的勢能。它因能使池水循環(huán)利用，故它不用很大的容量，就能廉價(jià)蓄水利用。

再者是它發(fā)電的小屋，小屋很易建，而發(fā)小水電的設(shè)備，我國都能制造，品種基本齊全，并已達(dá)到世界先進(jìn)水平和商品化，它能價(jià)格合理，能保風(fēng)小水電成本的廉價(jià)性。它發(fā)電是由蓄水池放水管道，進(jìn)入小屋水輪機(jī)發(fā)電組，再經(jīng)水輪機(jī)的尾水管，放回井水中，再由新立軸風(fēng)力機(jī)和提水機(jī)械，將井水用風(fēng)力和空氣壓力提入蓄水池中，形成人可控制的循環(huán)用水，節(jié)水發(fā)小水電的過程。而蓄水池又能澄清水源，便于有尾水管的水輪機(jī)使用[3]。這保證了它成本廉價(jià)的發(fā)展優(yōu)勢。以上四點(diǎn)發(fā)展優(yōu)勢足能保證風(fēng)小水電的大發(fā)展。

4新立軸風(fēng)小水電能源大發(fā)展（5）點(diǎn)巨大效益，其重要的是第（5）點(diǎn)

（1）它的大發(fā)展能優(yōu)化我國電力能源結(jié)構(gòu)：因煤電能源具備大發(fā)展的條件，至今還沒有電力能源能和它相競爭大發(fā)展，這使煤電在今天電力結(jié)構(gòu)中仍占著重要的發(fā)展位置，這使我國今天的大氣污染極端氣候危害和能源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，形勢仍然嚴(yán)峻，而我們研究成功的“新立軸風(fēng)小水電”卻具有大發(fā)展的優(yōu)勢，卻能與煤電相競爭發(fā)展，卻能改變以上嚴(yán)峻的形勢，卻能首先優(yōu)化我國的電力能源結(jié)構(gòu)。

（2）它的大發(fā)展能使我國電力能源向符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略條件和廉價(jià)方向發(fā)展。這是因?yàn)椤靶铝⑤S風(fēng)小水電”所用的能源風(fēng)力和空氣壓力以及所用的可再生水源、農(nóng)田深機(jī)井及江、河、湖泊沿岸的連通水井的水源，不但可再生，而且儲量豐富，用之不盡。能保證風(fēng)小水電向符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方向發(fā)展。它風(fēng)小水電發(fā)出的電力具有小水電的優(yōu)越性，它不但人易控制使用，而且能就近廉價(jià)用電，它又能并網(wǎng)而且是大電網(wǎng)的有益和廉價(jià)的補(bǔ)充，故它的大發(fā)展可保我國電力向廉價(jià)方向發(fā)展。

（3）它的大發(fā)展能提高我國用電水平和人均年用電量，能促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)環(huán)保雙發(fā)展。據(jù)我國《水電能資源開發(fā)利用》220頁介紹：我國用電水平還很低，人均年用電量僅相當(dāng)于世界平均水平的?，而風(fēng)小水電能大發(fā)展、快發(fā)展，只要黨和國家重視、支持，研究實(shí)現(xiàn)此問題，我國用電水平定會改變。電力能源又是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動力和條件。風(fēng)小水電的快發(fā)展、大發(fā)展，它的廉價(jià)性必帶來經(jīng)濟(jì)的大發(fā)展，它又有環(huán)保性，故能使我國經(jīng)濟(jì)、環(huán)保雙發(fā)展。

（4）它的大發(fā)展能改變氣候變暖和極端氣候危害，并具有世界意義。當(dāng)前氣候變暖的主因是煤電大發(fā)展和煤炭石油燃燒向空中排放了大量的污染和溫室氣體并造成了極端氣候的危害。而今天若能風(fēng)小水電大發(fā)展，它不但干凈和不排放溫室氣體，而且它又能與煤電相競爭發(fā)展，并能優(yōu)于煤電的發(fā)展，減少煤電的發(fā)展。這就大大減少了大氣中的溫室氣體，也減少了極端氣候的危害。而當(dāng)今極端氣候是世界性問題，故它具有世界意義。

（5）它的大發(fā)展能促進(jìn)“風(fēng)調(diào)雨順”和中國夢的發(fā)展。本新立軸風(fēng)小水電，因本風(fēng)力機(jī)能大范圍利用風(fēng)力，它和蓄水池又能轉(zhuǎn)化風(fēng)力的不穩(wěn)和多變性，人們又能主動控制蓄水循環(huán)，節(jié)水發(fā)電，它的電力又能配合用電高峰，故這是人們主動對風(fēng)力的進(jìn)一步大利用。而它利用的可再生水源又都是雨水源的轉(zhuǎn)化，故它的大發(fā)展是人們主動大用風(fēng)力調(diào)動了地上的雨水源，順著人的需要發(fā)展，即實(shí)現(xiàn)了“風(fēng)調(diào)地上雨順”。而它大發(fā)展能大減排，能緩解氣候變暖。據(jù)近10年有關(guān)記載：氣候變暖使我國北方干旱災(zāi)害增加，又使南方降雨量增加[4]。這也證明它的大發(fā)展能緩解氣候變暖，也能調(diào)天上的雨量，這能調(diào)天上和地上的雨順，即它的大發(fā)展能促進(jìn)“風(fēng)調(diào)雨順”。而“風(fēng)調(diào)雨順”帶來的財(cái)富無限又價(jià)廉，它不但能使農(nóng)業(yè)全面大豐收，而且能使天藍(lán)地綠生態(tài)環(huán)保美好發(fā)展，它不但能使中華民族振興，而且能永續(xù)健康的生存發(fā)展。

大用風(fēng)力調(diào)雨順保豐收，是新力軸風(fēng)小水電能源獨(dú)特的效益，這是當(dāng)前我國其他能源不能及的。而風(fēng)調(diào)雨順是中華民族特別是農(nóng)民世世代代長久期盼和夢想，它是中國夢的重要部分；而今天習(xí)主席提出了中華民族偉大復(fù)興的中國夢。它已到了落實(shí)實(shí)現(xiàn)的時(shí)刻，它的實(shí)現(xiàn)不但符合中國夢，而且也符合人類利用能源的新未來。也更符合黨的歷史使命和人民的最大利益。故他應(yīng)大發(fā)展快實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張超 編著.《水電能資源開發(fā)利用》.化學(xué)工業(yè)出版社，183頁.

[2]（日）牛山泉，三野正洋 合著.《小型風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)與制作》.中國風(fēng)能研究中心出版

，134一135頁.

[3]（日）小水力利用推進(jìn)協(xié)會編.《小水力發(fā)電技術(shù)》.科學(xué)出版社出版，118頁.

[4]張超 編著.《水電能資源開發(fā)利用》.化學(xué)工業(yè)出版社，219頁.

作者簡介：賈慶昌：（1938—），男，大專學(xué)歷，中級建筑工程師職稱，原單位：河南裕華建設(shè)安裝工程有限公司，研究方向： 新立軸風(fēng)小水電，郵箱：xibei1995@126.com；賈宏杰：（1964—），男，大專學(xué)歷，會計(jì)師職稱，單位：河南省禹州市褚河鎮(zhèn)元東村村委會，研究方向： 風(fēng)小水電；田悅：（1987—）， 男，大學(xué)本科學(xué)歷，碩士職稱，單位：河南裕華建筑安裝工程有限公司，研究方向：風(fēng)小水電；毛凱：（1982—），男，研究生學(xué)歷，經(jīng)濟(jì)師職稱，單位：河南裕華建筑安裝工程有限公司，研究方向：風(fēng)力發(fā)電。