论文部分内容阅读
很难想像，地铁列车在隧道内行驶时带起的风，将满足北京地铁站内设施的用电需求。
北京五棵松地铁站，一股狂风从黑洞洞的隧道里冲出，迎面扑来，站台上候车者们的衣领剧烈地抖动起来。紧跟在风后的，是呼啸进站的列车。赶车的人们如往常一样脚步匆匆，没有谁在意那股一掠而过的阵风——事实上，那股风短短半分钟内便消失无踪。
在站台靠近隧道口的地方，几片像风车似地飞转的小叶片停了下来。9m／s!——叶片下的仪表显示。盯着仪表的几个年轻人抬起头来，一脸兴奋——这意味着，刚才刮过的那阵风，风速符合回收利用的条件。
此时，是2009年1月7日上午。这几人，是蔡波和他的同事们。他们在站台上徘徊不去，却一点没有要坐地铁的打算。他们是想抓住刚才那阵短暂的风，用它来实现一项雄心勃勃的新能源开发计划。
在为这项名为“地铁隧道风能回收利用”的计划做测试时，他们没有知会地铁公司，因此只能拿着两个叶轮风速仪站在站台尽头靠近隧道口处，紧挨着“禁止入内”的警告牌。蔡波有意选择站台人流较少的早上10点，以便使测试结果更精确。
无限动力，随风而来。风能开发早已在大海边和一些高山上如火如荼，而把这“捕风”运动延伸到地底下，这还是第一次。
那阵一掠而过的风
蔡波他们属于钟衍率领的一个团队。
钟衍是北京建筑技术发展有限责任公司的副总经理。地铁隧道风能开发项目的最初创意，起源于他2008年秋天一次本来相当乏味的出差。
这位技术员出身的年轻人驾车沿着京沪高速向山东飞驰而去，车行风起，车窗外高速路边绿化带的叶片在剧烈地摆动。钟衍脑海里灵光一闪，他突然想到，这股风能不能加以利用呢?
这个念头像火一样把他燃烧起来。他已经记不清那趟出差都干了些什么，一回到北京，马上迫不及待地和几个技术员说起这个想法。
但问题很快被提出——高速公路作为一种随机、敞开的交通设施，多数路段是露天的。车辆行驶产生的风，总能量或许可观，但在时间和空间上都较为分散，可聚合性比较差，风聚不起来，便不好利用。
几个人于是把注意力转向高速公路上的隧道。但高速路的隧道地段比较少，且隧道长度一般较短，也不利于风能收集。
既要有便于风能聚合的相对封闭的环境，又要有便于收集风能的较长的隧道里程，综合考虑这两点，最后，钟衍瞄上了地铁隧道的风。
可是，当去年10月，钟衍第一次在公司里提起回收地铁隧道风能的设想时，大部分人都只是皱了一阵眉头了事——打地铁风的主意?很难吧。
首先，地铁属于垄断行业，能否容许外部力量介入地铁资源的开发，大家都觉得心里没底。此外，在这个新鲜的想法上在商业上到底具有多大的可行性，也不确定。
于是，“地铁隧道风能开发”的初步试验，包括建国门、五棵松、朝阳门、西直门四个地铁站的风能测试，都只能在钟衍、蔡波和团队少数几个人中间低调进行。直至今年春节过后，公司仍然在新年发展计划中也只字未提及这一项目。
“这一项目相关的一些技术尚未获得专利保护，太早宣布恐怕就要落入他人之手。”钟衍解释说。直到今年3月，当与此项目相关的两项专利技术研发成功，并得知可以获得两项技术专利后，这项计划才对外公布。
钟衍为这个项目起的名有点拗口——“建筑结构内部运动风力蓄能技术研究”。
在朝野上下将新能源产业视为金融危机下刺激经济和结构调整突破点的形势下，项目终于6月2日获得建设部的正式立项审批。
按计划要求，钟衍他们必须设计完成一套用于地铁隧道风力发电系统，单台发电机的设计发电功率要达到500瓦，设备使用寿命大于10年；整个系统的发电量要能够满足一座小型地铁站的照明需求，同时还要不影响地铁交通的正常运转。
这个发电系统的静态投资回收期要控制在四到五年之内。
把地铁站变成发电厂
得知梦想有可能照进现实，钟衍和他的团队变得更忙碌，一边是继续机型测试和设计，一边联系地铁公司和投资单位。
6月14日，这项技术的模型在北京节能环保展上亮相。在北京建筑技术公司的沙盘边缘，桶形的小风轮立在圆柱形的底盘上，一列“地铁列车”驶过模拟隧道，旁边竖立的几个小风轮立即飞快转动，引来不少观众驻足。
“这只是模型，投入实用时，安装的真正的风轮将是一种细长的桶形风轮，它将被架在地铁隧道两侧的壁面上。”钟衍解释说，风轮设计成细长的外形，是考虑到地铁隧道比较狭窄，而且风轮安装不可以破坏隧道结构和妨碍地铁交通。
而设计为桶形，是为了使风轮可承受的风速更大一些。根据初步测试，地铁最高车速约70公里，折成风速大约是14-15m／s，因此这一项目设计的风轮预计最少能承受20rids的风速。
在蔡波他们对五棵松、朝阳门、西直门、建国门等四个地铁站的测试中，列车经过的风速大约在5-7m／s之间，最高达到15m／s。实际测试与数据测算结果基本相符，看来这一设计标准是具备可行性的。
如果钟衍的计划顺利进行，最快两年后，当列车驶过地铁隧道时，将能带动隧道两侧的风机转动，然后通过输送、蓄能、并网等环节传送到地铁站台，解决地铁站的照明及广告牌用电。
根据蔡波他们的考察，北京地铁每天运行约200班次，每班次有效风速持续时间为30秒。钟衍的团队目前为他们的风力发电机设计的额定发电功率是5003Z／台，则每台发电机在一年365天的发电量约为300千瓦时。
而北京地铁两个站台之间的间距约为1.2公里，全速行驶区段在800米左右，按照初步设计，将每隔5米在隧道双侧安装风轮，这样一个站点之间将安装约320个风轮，一年总发电量可达到96000千瓦时，基本可以满足一座小型地铁站的照明用电。
北京地铁一号线、二号线、十号线、五号线地下部分可供进行风能开发的，总共有74个车站，假设每座地铁站的一年总发电量都可达到96000千瓦时，则74车站一年的隧道风将可转化为7104000千瓦时的电能。
在旨在扩大内需的基建热潮下，全国目前共有12个城市的36条城市轨道交通线路在建。如果钟衍的计划成行，未来这些为数众多的地铁站将可能被改装成一个个小型的“发电厂”，那股一掠而过的风将可节省一笔可观的能源。
对于地铁系统的用电，钟衍介绍说，地铁系统本身用电量很大，靠能量回收是无法满足需求的，机车和设备的动力电依然需要常规的供电系统提供电能。
钟衍认为，目前隧道内风能的回收利用在技术理论上已经没有问题，下一步将考虑进行地铁模拟试验，并对采集器等设备的设计、材料进行进一步研究。
但他承认，目前这项技术实践应用之路还有很长。包括风轮的设计、风轮之间的距离都是技术研发中尚未确定的环节。
风投的新猎物
目前，对于钟衍来说，最迫切的是能与地铁方面达成合作，因为真正的模拟实验需要风道，而与地铁公司可以利用现成的风道。
另一方面，他也希望能够利用地铁的蓄电等设备，以降低成本。钟衍透露，目前已经与地铁方面联系，但由于正处于测试阶段，还没有正面接洽。
而另一问题，是解决投入与产出的问题。北京建筑技术公司对于地铁风能回收利用的投入计划是70万。钟衍告诉记者，70万将用于做模拟、小样机、搭个试验台的研发工作，以及合作的劳务费。
但显然70万只是一个起步，在这一阶段的研究之后，要进一步进行深度研发、试验测试和市场开发，则需要通过投资公司寻找融资渠道。具体的投资额目前项目组尚未核算出来。
钟衍希望能够引进风险投资，但他必须说服风险投资客，制订该项目投资的可行性报告。
北京五棵松地铁站，一股狂风从黑洞洞的隧道里冲出，迎面扑来，站台上候车者们的衣领剧烈地抖动起来。紧跟在风后的，是呼啸进站的列车。赶车的人们如往常一样脚步匆匆，没有谁在意那股一掠而过的阵风——事实上，那股风短短半分钟内便消失无踪。
在站台靠近隧道口的地方，几片像风车似地飞转的小叶片停了下来。9m／s!——叶片下的仪表显示。盯着仪表的几个年轻人抬起头来，一脸兴奋——这意味着，刚才刮过的那阵风，风速符合回收利用的条件。
此时，是2009年1月7日上午。这几人，是蔡波和他的同事们。他们在站台上徘徊不去，却一点没有要坐地铁的打算。他们是想抓住刚才那阵短暂的风，用它来实现一项雄心勃勃的新能源开发计划。
在为这项名为“地铁隧道风能回收利用”的计划做测试时，他们没有知会地铁公司，因此只能拿着两个叶轮风速仪站在站台尽头靠近隧道口处，紧挨着“禁止入内”的警告牌。蔡波有意选择站台人流较少的早上10点，以便使测试结果更精确。
无限动力，随风而来。风能开发早已在大海边和一些高山上如火如荼，而把这“捕风”运动延伸到地底下，这还是第一次。
那阵一掠而过的风
蔡波他们属于钟衍率领的一个团队。
钟衍是北京建筑技术发展有限责任公司的副总经理。地铁隧道风能开发项目的最初创意，起源于他2008年秋天一次本来相当乏味的出差。
这位技术员出身的年轻人驾车沿着京沪高速向山东飞驰而去，车行风起，车窗外高速路边绿化带的叶片在剧烈地摆动。钟衍脑海里灵光一闪，他突然想到，这股风能不能加以利用呢?
这个念头像火一样把他燃烧起来。他已经记不清那趟出差都干了些什么，一回到北京，马上迫不及待地和几个技术员说起这个想法。
但问题很快被提出——高速公路作为一种随机、敞开的交通设施，多数路段是露天的。车辆行驶产生的风，总能量或许可观，但在时间和空间上都较为分散，可聚合性比较差，风聚不起来，便不好利用。
几个人于是把注意力转向高速公路上的隧道。但高速路的隧道地段比较少，且隧道长度一般较短，也不利于风能收集。
既要有便于风能聚合的相对封闭的环境，又要有便于收集风能的较长的隧道里程，综合考虑这两点，最后，钟衍瞄上了地铁隧道的风。
可是，当去年10月，钟衍第一次在公司里提起回收地铁隧道风能的设想时，大部分人都只是皱了一阵眉头了事——打地铁风的主意?很难吧。
首先，地铁属于垄断行业，能否容许外部力量介入地铁资源的开发，大家都觉得心里没底。此外，在这个新鲜的想法上在商业上到底具有多大的可行性，也不确定。
于是，“地铁隧道风能开发”的初步试验，包括建国门、五棵松、朝阳门、西直门四个地铁站的风能测试，都只能在钟衍、蔡波和团队少数几个人中间低调进行。直至今年春节过后，公司仍然在新年发展计划中也只字未提及这一项目。
“这一项目相关的一些技术尚未获得专利保护，太早宣布恐怕就要落入他人之手。”钟衍解释说。直到今年3月，当与此项目相关的两项专利技术研发成功，并得知可以获得两项技术专利后，这项计划才对外公布。
钟衍为这个项目起的名有点拗口——“建筑结构内部运动风力蓄能技术研究”。
在朝野上下将新能源产业视为金融危机下刺激经济和结构调整突破点的形势下，项目终于6月2日获得建设部的正式立项审批。
按计划要求，钟衍他们必须设计完成一套用于地铁隧道风力发电系统，单台发电机的设计发电功率要达到500瓦，设备使用寿命大于10年；整个系统的发电量要能够满足一座小型地铁站的照明需求，同时还要不影响地铁交通的正常运转。
这个发电系统的静态投资回收期要控制在四到五年之内。
把地铁站变成发电厂
得知梦想有可能照进现实，钟衍和他的团队变得更忙碌，一边是继续机型测试和设计，一边联系地铁公司和投资单位。
6月14日，这项技术的模型在北京节能环保展上亮相。在北京建筑技术公司的沙盘边缘，桶形的小风轮立在圆柱形的底盘上，一列“地铁列车”驶过模拟隧道，旁边竖立的几个小风轮立即飞快转动，引来不少观众驻足。
“这只是模型，投入实用时，安装的真正的风轮将是一种细长的桶形风轮，它将被架在地铁隧道两侧的壁面上。”钟衍解释说，风轮设计成细长的外形，是考虑到地铁隧道比较狭窄，而且风轮安装不可以破坏隧道结构和妨碍地铁交通。
而设计为桶形，是为了使风轮可承受的风速更大一些。根据初步测试，地铁最高车速约70公里，折成风速大约是14-15m／s，因此这一项目设计的风轮预计最少能承受20rids的风速。
在蔡波他们对五棵松、朝阳门、西直门、建国门等四个地铁站的测试中，列车经过的风速大约在5-7m／s之间，最高达到15m／s。实际测试与数据测算结果基本相符，看来这一设计标准是具备可行性的。
如果钟衍的计划顺利进行，最快两年后，当列车驶过地铁隧道时，将能带动隧道两侧的风机转动，然后通过输送、蓄能、并网等环节传送到地铁站台，解决地铁站的照明及广告牌用电。
根据蔡波他们的考察，北京地铁每天运行约200班次，每班次有效风速持续时间为30秒。钟衍的团队目前为他们的风力发电机设计的额定发电功率是5003Z／台，则每台发电机在一年365天的发电量约为300千瓦时。
而北京地铁两个站台之间的间距约为1.2公里，全速行驶区段在800米左右，按照初步设计，将每隔5米在隧道双侧安装风轮，这样一个站点之间将安装约320个风轮，一年总发电量可达到96000千瓦时，基本可以满足一座小型地铁站的照明用电。
北京地铁一号线、二号线、十号线、五号线地下部分可供进行风能开发的，总共有74个车站，假设每座地铁站的一年总发电量都可达到96000千瓦时，则74车站一年的隧道风将可转化为7104000千瓦时的电能。
在旨在扩大内需的基建热潮下，全国目前共有12个城市的36条城市轨道交通线路在建。如果钟衍的计划成行，未来这些为数众多的地铁站将可能被改装成一个个小型的“发电厂”，那股一掠而过的风将可节省一笔可观的能源。
对于地铁系统的用电，钟衍介绍说，地铁系统本身用电量很大，靠能量回收是无法满足需求的，机车和设备的动力电依然需要常规的供电系统提供电能。
钟衍认为，目前隧道内风能的回收利用在技术理论上已经没有问题，下一步将考虑进行地铁模拟试验，并对采集器等设备的设计、材料进行进一步研究。
但他承认，目前这项技术实践应用之路还有很长。包括风轮的设计、风轮之间的距离都是技术研发中尚未确定的环节。
风投的新猎物
目前，对于钟衍来说，最迫切的是能与地铁方面达成合作，因为真正的模拟实验需要风道，而与地铁公司可以利用现成的风道。
另一方面，他也希望能够利用地铁的蓄电等设备，以降低成本。钟衍透露，目前已经与地铁方面联系，但由于正处于测试阶段，还没有正面接洽。
而另一问题，是解决投入与产出的问题。北京建筑技术公司对于地铁风能回收利用的投入计划是70万。钟衍告诉记者，70万将用于做模拟、小样机、搭个试验台的研发工作，以及合作的劳务费。
但显然70万只是一个起步，在这一阶段的研究之后，要进一步进行深度研发、试验测试和市场开发，则需要通过投资公司寻找融资渠道。具体的投资额目前项目组尚未核算出来。
钟衍希望能够引进风险投资，但他必须说服风险投资客，制订该项目投资的可行性报告。