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中国拥有多变的风能资源

日期:2020-12-10    来源:中国风力发电网

国际风力发电网

2020
12/10
09:02
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关键词: 风力资源 风力发电 风能密集度 有效风力

核心提示:我国的风力资源极为丰富,绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上,特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿,平均风速更大;有的地方,一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区,发展风力发电是很有前途的。

我国的风力资源极为丰富,绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上,特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿,平均风速更大;有的地方,一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区,发展风力发电是很有前途的。

风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽,用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带,因地制宜地利用风力发电,非常适合,大有可为。

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100W/m2,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3m/s以上的时间近4000h左右,一些地区年平均风速可达6~7m/s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3m/s和6m/s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200W/m2的等值线平行于海岸线,沿海岛屿的风能密度在300W/m2以上,有效风力出现时间百分率达80~90%,大于、等于8 m/s的风速全年出现时间约7000~8000h,大于、等于 6 m/s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50W/m2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534.4W/m2, 有效风力出现时间百分率为90%,大于、等于3 m/s的风速全年累积出现7905h。换言之,平均每天大于、等于3 m/s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200~300W/m2,有效风力出现时间百分率为70%左右,大于、等于3 m/s的风速全年有5000h以上, 大于、等于6m/s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 m/S和大于、等于6m/s的风速的累积时数,分别可达7659h和4095h。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200W/m2以上,大于、等于3m/s和6m/s的风速全年累积时数分别为5000~7O00h和3000h。

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150~200W/m2之间,大于、等于3 m/s的风速全年累积为 4000~5000h, 大于、等于6m/s风速全年累积为3000h以上。青藏高原大于、等于3 m/s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8m/s的风速,在平地为313.6W/m2,而在4000m的 高度却只有209.3W/m2。所以,如果仅按大于、等于3 m/s 和大于、等于6m/s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3m/s的风速全年累积时数在2000h以下,大于、 等于6 m/s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3m/s的风速全年累积仅300h,大于、等于6m/s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4和5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50~100W/m2之间,可利用风 力为30~40%,大于、等于3m/s的风速全年累积在2000~4000h,大于、等于6m/s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200W/m2、 3~20m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150~200W/m2、 3~20m/s风速的年累积小时数在3000~5000h的划为风能较丰富区,用 “Ⅱ”表示;将50~150W/m2、3~20m/s风速的年累积小时数在2000~3000h的划为风能可利用区,用“Ⅲ”表示;将50W/m2以下、3~20m/s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1961~1970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 3m/s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3~5月,夏季指6~8月,秋季指9~11月,冬季指12、1、2月。分别以 1、2、3、4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20~30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35~40m/s以上(瞬时风速为50~60m/s),为特强最大设计风速,称特强压型;风速30~35m/s(瞬时风速为40~50m/s),为强设计风速,称强压型;风速25~30m/s(瞬时风速为30~40m/s),为中等最大设计风速,称中压型;风速25m/s以下,为弱最大设计风速,称弱压型。4个等级分别以字母a、b、c、d表示。

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