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国内风能利用现状
发布时间:2008/08/28   来源: 中国电力网

我国风力发电潜力巨大风能资源居世界首位

中国风能资源储量与分布

我国位于亚洲大陆东部,濒临太平洋,季风强盛,内陆还有许多山系,地形复杂,加之青藏高原耸立我国西部,改变了海陆影响所引起的气压分布和大气环流,增加了我国季风的复杂性。冬季风来自西伯利亚和蒙古等中高纬度的内陆,那里空气十分严寒干燥冷空气积累到一定程度,在有利高空环流引导下,就会爆发南下俗称寒潮,在此频频南下的强冷空气控制和影响下,形成寒冷干燥的西北风侵袭我国北方各省(直辖市、自治区)。每年冬季总有多次大幅度降温的强冷空气南下,主要影响我国西北、东北和华北,直到次年春夏之交才消失。

我国幅员辽阔,陆疆总长达2万多公里,还有1800O多公里的海岸线,边缘海中有岛屿5000多个,风能资源丰富。我国现有风电场场址的年平均风速均达到 6/秒以上。一般认为,可将风电场风况分为三类:年平均风速6/秒以上时为较好;7/秒以上为好;8/秒以上为很好。可按风速频率曲线和机组功率曲线,估算国际标准大气状态下该机组的年发电量。我国相当于 6/秒以上的地区,在全国范围内仅仅限于较少数几个地带。就内陆而言,大约仅占全国总面积的 11OO,主要分布在长江到南澳岛之间的东南沿海及其岛屿,这些地区是我国最大的风能资源区以及风能资源丰富区,包括山东、辽东半岛、黄海之滨,南澳岛以西的南海沿海、海南岛和南海诸岛,内蒙古从阴山山脉以北到大兴安岭以北,新疆达板城,阿拉山口,河西走廊,松花江下游,张家口北部等地区以及分布各地的高山山口和山顶。

细分中国的风能资源

 我国幅员辽阔,海岸线长,风能资源比较丰富。据国家气象局估算,全国风能密度为100Wm2,风能资源总储量约1.6X105MW,特别是东南沿海及附近岛屿、内蒙古和甘肃走廊、东北、西北、华北和青藏高原等部分地区,每年风速在3ms以上的时间近4000h左右,一些地区年平均风速可达67ms以上,具有很大的开发利用价值。有关专家根据全国有效风能密度、有效风力出现时间百分率,以及大于等于3ms6ms风速的全年累积小时数,将我国风能资源划分为如下几个区域。

1、东南沿海及其岛屿,为我国最大风能资源区

  这一地区,有效风能密度大于、等于200Wm2的等值线平行于海岸线,沿海岛屿的风能密度在300Wm2以上,有效风力出现时间百分率达8090%,大于、等于8 ms的风速全年出现时间约70008000h,大于、等于 6 ms的风速也有4000 h左右。但从这一地区向内陆,则丘陵连绵,冬半年强大冷空气南下,很难长驱直下,夏半年台风在离海岸50km时风速便减少到68%。所以,东南沿海仅在由海岸向内陆几十公里的地方有较大的风能,再向内陆则风能锐减。在不到100km的地带,风能密度降至50Wm2以下,反为全国风能最小区。但在福建的台山、平潭和浙江的南麂、大陈、嵊泗等沿海岛屿上,风能却都很大。其中台山风能密度为534.4Wm2, 有效风力出现时间百分率为90%,大于、等于3 ms的风速全年累积出现7905h。换言之,平均每天大于、等于3 ms的风速有21.3h,是我国平地上有记录的风能资源最大的地方之一。

2、内蒙古和甘肃北部,为我国次大风能资源区

  这一地区,终年在西风带控制之下,而且又是冷空气入侵首当其冲的地方,风能密度为200300Wm2,有效风力出现时间百分率为70%左右,大于、等于3 ms的风速全年有5000h以上, 大于、等于6ms的风速在2O00h以上,从北向南逐渐减少,但不象东南沿海梯度那么大。风能资源最大的虎勒盖地区,大于、等于3 mS和大于、等于6ms的风速的累积时数,分别可达7659h4095h。这一地区的风能密度,虽较东南沿海为小,但其分布范围较广,是我国连成一片的最大风能资源区。

3、黑龙江和吉林东部以及辽东半岛沿海,风能也较大

  风能密度在200Wm2以上,大于、等于3ms6ms的风速全年累积时数分别为50007O00h3000h

4、青藏高原、三北地区的北部和沿海,为风能较大区

  这个地区(除去上述范围),风能密度在150200Wm2之间,大于、等于3 ms的风速全年累积为 40005000h, 大于、等于6ms风速全年累积为3000h以上。青藏高原大于、等于3 ms的风速全年累积可达6500h,但由于青藏高原海拔高,空气密度较小,所以风能密度相对较小,在 4000m的高度,空气密度大致为地面的67%。也就是说,同样是8ms的风速,在平地为3136Wm2,而在4000m的 高度却只有209.3Wm2。所以,如果仅按大于、等于3 ms 和大于、等于6ms的风违的出现小时数计算,青藏高原应属于最大区,而实际上这里的风能却远较东南沿海岛屿为小。

  从三北北部到沿海,几乎连成一片,包围着我国大陆。 大陆上的风能可利用区,也基本上同这一地区的界限相一致。

5、云贵川,甘肃、陕西南部,河南、湖南西部,福建、 广东、广西的山区,以及塔里木盆地,为我国最小风能区

  有效风能密度在50W/m2以下,可利用的风力仅有20%左右,大于、等于3ms的风速全年累积时数在2000h以下,大于、 等于6 ms的风速在15Oh以下。在这一地区中,尤以四川盆地和西双版纳地区风能最小,这里全年静风频率在60%以上,如绵阳为67%,巴中为60%,阿坝为67%,恩施为75%, 德格为63%,耿马孟定为72%,景洪为79%。大于、等于3ms的风速全年累积仅300h,大于、等于6ms的风速仅20h。 所以,这一地区除高山顶和峡谷等特殊地形外,风能潜力很低,无利用价值。

6、在45地区以外的广大地区,为风能季节利用区

  有的在冬、春季可以利用,有的在夏、秋季可以利用。这一地区,风能密度在50100Wm2之间,可利用风力为3040%,大于、等于3ms的风速全年累积在20004000h,大于、等于6ms的风速在1000h左右。

下面介绍一下国家气象局的有关专家关于我国风能区划的划分意见。采用三级区划指标体系。

  第一级区划指标:主要考虑有效风能密度的大小和全年有效累积小时数。将年平均有效风能密度大于200Wm2 320m八风速的年累积小时数大于500Oh的划为风能丰富区,用“ Ⅰ”表示;将150200Wm2 320ms风速的年累积小时数在30005000h的划为风能较丰富区,用 “Ⅱ”表示;将50150Wm2320ms风速的年累积小时数在20003000h的划为风能可利用区,用“Ⅲ”表示;将50Wm2以下、320ms风速的年累积小时数在2000h 以下的划为风能贫乏区,用“ Ⅳ”表示。在代表这四个区的罗马数字后面的英文字母,表示各个地理区域。

  第二级区划指标:主要考虑一年四季中各季风能密度和有效风力出现小时数的分配情况。利用19611970年间每日4次定时观测的风速资料,先将483个站风速大于、等于 3ms的有效风速小时数点成年变化曲线。然后,将变化趋势一致的归在一起,作为一个区。再将各季有效风速累积小时数相加,按大小次序排列。这里,春季指35月,夏季指68月,秋季指911月,冬季指1212月。分别以 1234表示春、夏、秋、冬四季。如果春季有效风速(包括有效风能)出现小时数最多,冬季次多,则用“14”表示;如果秋季最多,夏季次多,则用“32”表示; 其余依此类推。

  第三级区划指标:风力机最大设计风速一般取当地最大风速。在此风速下,要求风力机能抵抗垂直于风的平面上所受到的压强。使风机保持稳定、安全,不致产生倾斜或被破坏。由于风力机寿命一般为2030年,为了安全,我们取30年一遇的最大风速值作为最大设计风速。根据我国建筑结构规范的规定,“以一般空旷平坦地面、离地10m高、 3 0年一遇、自记10min平均最大风速”作为进行计算的标准。计算了全国700多个气象台、站30年一遇的最大风速。按照风速,将全国划分为4级:风速在3540ms以上(瞬时风速为5060ms),为特强最大设计风速,称特强压型;风速3035ms(瞬时风速为4050ms),为强设计风速,称强压型;风速2530ms(瞬时风速为3040ms),为中等最大设计风速,称中压型;风速25ms以下,为弱最大设计风速,称弱压型。4个等级分别以字母abcd表示。

   据国家发改委中国可再生能源规模化发展项目办公室主任周凤起介绍,我国风能资源丰富,储量32亿千瓦,可开发的装机容量约2.53亿千瓦,居世界首位,具有商业化、规模化发展的潜力。

    东南沿海及其岛屿,为我国最大风能资源区,这一地区,有效风能密度大于、等于200Wm2的等值线平行于海岸线,沿海岛屿的风能密度在300Wm2以上,有效风力出现时间百分率达8090%,大于、等于8 ms的风速全年出现时间约70008000h,大于、等于 6 ms的风速也有4000 h左右。但从这一地区向内陆,则丘陵连绵,冬半年强大冷空气南下,很难长驱直下,夏半年台风在离海岸50km时风速便减少到68%。所以,东南沿海仅在由海岸向内陆几十公里的地方有较大的风能,再向内陆则风能锐减。在不到100km的地带,风能密度降至50Wm2以下,反为全国风能最小区。但在福建的台山、平潭和浙江的南麂、大陈、嵊泗等沿海岛屿上,风能却都很大。其中台山风能密度为534.4Wm2, 有效风力出现时间百分率为90%,大于、等于3 ms的风速全年累积出现7905h。换言之,平均每天大于、等于3 ms的风速有21.3h,是我国平地上有记录的风能资源最大的地方之一。

    我国政府十分重视风力发电产业,1996年就制订的《乘风计划》,旨在鼓励提高中大型风力发电机制造技术和国产化率,“十五”期间计划在风力发电产业投资15亿元。目前,全国累计安装小型风力发电机近20万台,用作解决西部无电地区农牧民生产生活用电发挥了重要作用。在广东、福建、内蒙古、新疆等地已建成26个风电场,总装机容量近50万千瓦。尽管我国近几年风力发电年增长都在50%左右,但装备制造水平与装机总容量与发达国家还有较大差距。我国风力发电装机容量仅占全国电力装机的0.11%,风力发电潜力巨大。


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