中国风能资源分布-朱瑞兆

中国风能资源分布 朱瑞兆 我国风能资源的分布与天气气候背景有着非常密切的关系，从我国风能资源 分布图上可以清楚看出，我国风能资源丰富和较丰富的地区主要分布在两个大带 里。 1．三北（东北、华北、西北）地区丰富带，风能功率密度在 200～300 瓦/ 米2以上，有的可达 500 瓦/米2以上，如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特 的灰腾梁等、可利用的小时数在 5000 小时以上，有的可达 7000 小时以上。这一 风能丰富带的形成，主要是由于三北地区处于中高纬度的地理位置有关。 冬季（12-2 月）整个亚州大陆完全受蒙古高压控制，其中心位置在蒙古人 民共和国的西北部，从高压中不断有小股冷空气南下，进入我国。同时还有移动 性的高压（反气旋）不时的南下，这类高压大致从四条路经侵入我国。一条是源 于俄罗斯的新地岛，经西北利亚及蒙古人民共和国进入我国，由于是西北向称为 西北路径；第二条源自冰岛以南洋面，经俄罗斯、哈萨克斯坦，基本上是自西向 东进入我国新疆，称为西路经；第三条源自俄罗斯的太梅尔半岛，自北向南经西 北利亚、蒙古人民共和国进入我国，称为北路经；第四条源于俄罗斯贝加尔湖的 东西伯利亚地区，进入我国东北及华北一带，称为东北路经。这四条路经除东北 路经外，一般都要经过蒙古人民共和国，当经过时蒙古高压得到新的冷高压的补 充和加强，这种高压往往可以迅速南下，进入我国。 由于欧亚大陆面积广大，北部地区气温又低，是北半球冷高压活动最频繁的 地区，而我国地处欧亚大陆东岸，正是冷高压南下必经之路。三北地区是冷空入 侵我国的前沿，一般在冷高压前锋称为冷锋，在冷锋过境时，在冷锋后面 200km 附近经常可出现大风就可造成一次 6~10 级（10.8~24.4m/s）大风。对风能资源 利用来说，就是一次可以有效利用的高质量大风。 从三北地区向南，由于冷空气从源地长途跋涉，到达我国黄河中下游再到长 江中下游，地面气温有所升高，使原来寒冷干燥气流性质，逐渐改变为较冷湿润 的气流性质，（称为变性）也就是冷空气逐渐的变暖，这时气压差也变小，所以， 风速由北向南逐渐的减小。 我国东部处于蒙古高压的东侧和东南侧，所以盛行风向都是偏北风，只视其 相对蒙古高压中心的位置不同而实际偏北的角度有所区别。三北地区多为西北 风，秦岭黄河下游以南的广大地区，盛行风向偏于北和东北之间。 春季（3~5 月）是由冬季到夏季的过渡季节，由于地面温度不断升高，从 4月开 始，中、高纬度地区的蒙古高压强度已明显的减弱，而这时印度低压（大陆低压） 及其向东北伸展的低压槽，已控制了我国的华南地区，与此同时，太平洋副热带 1 高压也由菲律宾向北逐渐侵入我国华南沿海一带，这几个高、低气压系统的强弱、 消长却给我国风能资源有着重要的作用。 在春季这几种气流在我国频繁的交绥。春季是我国气旋活动最多的季节，特 别是我国东北及内蒙一带气旋活动频繁，造成内蒙和东北的大风和沙暴天气。同 样地江南气旋活动也较多，但造成的却是春雨和华南雨季。这也是三北地区风资 源较南方丰富的一个主要的原因。全国风向已不如冬季风那样稳定少变，但仍以 偏北风占优势，但风的偏南分量显著的增加。 夏季（6~8 月）东亚地面气压分布开势与冬季完全相反。这时中、高纬度的 蒙古高压向北退缩的已不清楚，相反地印度低压继续发展控制了亚州大陆，为全 年最盛的季节。大平洋副热带高压等时也向北扩展和向大陆西伸。可以说东亚大 陆夏季的天气气候变化基本上受这两个环流系统的强弱和相互作用所制约。 随着太平洋副热带高压的西伸北跳，我国东部地区均可受到它的影响，在此 高压的西部为东南气流和西南气流带来了丰富的降水，但由于高、低压间压差小， 风速不大，夏季是全国全年风速最小的季节。 夏季大陆为热低压、海上为高压，高、低压间的等压线在我国东部几呈南北 向分布的型式，所以夏季风盛行偏南风。 秋季（9~11 月），是由夏季到冬季的过渡季节，这时印度低压和太平洋高 压开始明显衰退，而中高纬度的蒙古高压又开始活跃起来。由于冬季风来的迅速， 且稳定维持，不像春季中夏季风代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 冬季风那种来回进退的型式。此时，我国东 南沿海已逐渐受到蒙古高压边缘的影响，华南沿海由夏季的东南风转为东北风。 三北地区秋季已确立了冬季风的形势。各地多为稳定的偏北风，风速开始增大。 2．沿海及其岛屿地丰富带。年有效风能功率密度在 200 瓦/米2以上，将风 能功率密度线平行于海岸线，沿海岛屿风能功率密度在 500 瓦/米2以上如台山、 平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等。可利用小时数约 在 7000-8000 小时，这一地区特别是东南沿海，由海岸向内陆是丘陵连绵，所以 风能丰富地区仅在海岸 50km之内，再向内陆不但不是风能丰富区，反而成为全 国最小风能区，风能功率密度仅 50 瓦/米2左右，基本上是风能不能利用的地区。 沿海风能丰富带，其形成的天气气候背景与三北地区基本相同，所不同的是 海洋与大陆两种截然不同的物质所组成，二者的辐射与热力学过程都存在着明显 的差异。大气与海洋间的能量交换大不相同。海洋温度变化慢，具有明显的热隋 性，大陆温度变化快，具有明显的热敏感性，冬季海洋较大陆温暖，夏季较大陆 凉爽，这种海陆温差的影响，在冬季每当冷空气到达海上时风速增大，再加上海 洋表面平滑，摩擦力小，一般风速比大陆增大 2-4m/s。 东南沿海又受台湾海峡的影响，每当冷空气南下到达时，由于狭管效应的结果使 风速增大，这里是我国风能资源最佳的地区。 2 在沿海每年夏秋季节都可受到热带气旋的影响，当热带气旋风速达到 8级 （17.2m/s）以上时，称为台风。台风是一种直径 1000km 左右的圆形气旋，中心 气压极低，台风中心 0-30km 范围内是台风眼，台风眼中天气较好，风速很小。 在台风眼外壁天气最为恶劣，最大破坏风速就出现在这个范围内，所以一般只要 不是在台风正面直接登陆的地区，风速一般小于 10 级（26m/s），它的影响平均 有 800~1000km 的直经范围，每当台风登陆后我国沿海可以产生一次大风过程， 而风速基本上在风力机切出风速范围之内。是一次满发电的好机会。 登陆台风每年在我国有 11 个，而广东每年登陆台风最多为 3.5 次，海南次 之 2.1 次，台湾 1.9 次，福建 1.6 次，广西、浙江、上海、江苏、山东、天津、 辽宁合计仅 1.7 次，由此可见，台风影响的地区由南向北递减、对风能资源来说 也是南大北小。由于台风登陆后中心气压升高极快，再加上东南沿海东北~西南 走向的山脉重叠，所以形成的大风仅在距海岸几十公里内。风能功率密度由 300w/m2锐减到 100w/m2以下。 综观上述，冬春季的冷空气、夏秋的台风，都能影响到沿海及其岛屿。相对 内陆来说这里形成了我国风能丰富带。由于台湾海峡的狭管效应的影响，东南沿 海及其岛屿是我国风能最佳丰富区。我国有海岸线 18000 多公里，岛屿 6000 多 个，这里是风能大有开发利用的前景的地区。 3．内陆风能丰富地区，在两个风能丰富带之外，风能功率密度一般在 100w/m2 以下，可以利用小时数 3000 小时以下。但是在一些地区由于湖泊和特殊地形的 影响，风能也较丰富，如鄱阳湖附近较周围地区风能就大，湖南衡山、安徽的黄 山、云南太华山等也较平地风能为大。但是这些只限于很小范围之内，不像两大 带那样大的面积，特别是三北地区面积更大。 青藏高原海拔 4000m以上，这里的风速比较大，但空气密度小，如在 4000m 的空气密度大致为地面的 67%，也就是说，同样是 8m/s的风速，在平原上风能功 率密度为 313.6w/m2，而在 4000m只为 209.9w/m2，而这里年平风速在 3~5m/s，所 以风能仍属一般地区。 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 复杂加之青藏高原是耸立在大气中的大陆块，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，在这股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。 夏季风是来自太平洋的东南风、印度洋和南海的西南风，东南季风影响遍及 我国东半壁，西南季风则影响西南各省和南部沿海，但风速远不及东南季风大。 热带风暴是太平洋西部和南海热带海洋上形成的空气涡漩，是破坏力极大的海洋 3 风暴，每年夏秋两季频繁侵袭我国，登陆我国南海之滨和东南沿海，热带风暴也 能在上海以北登陆，但次数很少。 青藏高原耸立，地势高亢开阔，冬季东南部盛行偏南风，东北部多为东北风， 其他地区一般为偏西风，夏季大约以唐古拉山为界，以南盛行东南风，以北为东 至东北风。 我国幅员辽阔，陆疆总长达 2万多公里，还有 18000 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 6m/s 以上。一般认为，可将风电场风况分为三类：年平均风速 6 m/s 以上时 为较好；7 m/s 以上时为好；8 m/s 以上时为很好。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 m/s 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 1/100，主要分布在长江到南澳岛之间的东南沿海及其岛屿是我国最大风能 资源区以及风能资源丰富区。资源丰富区有山东、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， 新疆达坂城、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。根据全国气象台部风能资料的统计和计算，绘制出中国 风能分布和中国风能分区及占全国面积的百分比，分别见图 2-1 和表 2-1。 表 2-1 中国风能分区及占全国面积的百分比 指标 丰富区 较丰富区 可利用区 贫乏区 年有效风能密度（W/m2） ＞200 200-150 ＜150-50 ＜50 年≥3m/s 累计小时数 （h） ＞5000 5000-4000 ＜ 4000-2000 ＜2000 年≥6m/s 累计小时数 （h） ＞2200 2200-1500 ＜ 1500-350 ＜350 占全国面积的百分比 （%） 8 18 50 24 太阳辐射的能量到地球表面约有 2%转化为风能，风能是地球上自然能源的 一部分，我国风能潜力的估算如下： 风能理论可开发总量R，全国为 32.26 亿kW，实际可开发利用量R'，按总量 的 1/10 估计，并考虑到风轮实际扫掠面积为计算气流正方形面积的 0.785 倍（lm 直径风轮面积为 0.52×π=0.785m2），故实际可开发量为： R' = 0.785R/10 = 2.53 亿 kW。 4