中国风能分布的三级区划指标

中国风能资源特点之一是明显的季节性,主要表现在夏季匮乏,春秋冬三季较为丰富。这是由于中国大陆主要受季风影响明显,春、冬两季风速较大且持续时间长,故风能资源较为丰富。

中国风能资源另一个特点是地理分布不均。在中国大陆北方地区有非常丰富的风能资源,但其电力负荷较少,导致风能建设得不到有效发展;而沿海地区对电力需求较大,但陆地面积稀少制约了丰富风资源的有效利用,尽管海上风力发电弥补了一些不足,仍存在较多风能资源浪费的情况。总体上,很多地区风能利用效率低,没有形成规模化开发。

1.三级区划指标

中国幅员辽阔,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/m ,风能资源总储量约1.6×10 MW,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以上的时间有近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。国家气象局专家对中国风能区域划分采用三级区域指标体系。

(1)第一级区划指标。主要考虑有效风能密度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/m 、风速3~20m/s的年累积小时数大于5000h的地区划为风能丰富区,用“Ⅰ”表示;将年平均有效风能密度150~200W/m 、风速3~20m/s的年累积小时数在3000~5000h的地区划为风能较丰富区,用“Ⅱ”表示;将年平均有效风能密度50~150W/m 、风速3~20m/s的年累积小时数在2000~3000h的地区划为风能可利用区,用“Ⅲ”表示;将年平均有效风能密度50W/m 以下、风速3~20m/s的年累积小时数在2000h以下的地区划为风能贫乏区,用“Ⅳ”表示。另外,在代表这4个区的罗马数字后面加大写英文字母,表示各个地理区域。

(2)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速出现小时数的分配情况。利用1961—1970年每日4次定时观测的风速资料,先将483个气象站风速大于等于3m/s的有效风速小时数点连成年变化曲线。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月至翌年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。

(3)第三级区划指标。风电机组最大设计风速一般取当地最大风速。在此风速下,要求风电机组能抵抗垂直于风向平面上所受压力,使风电机组保持稳定、安全,不致产生倾斜或被破坏。由于风电机组寿命一般为20~30年,为了安全,取30年一遇最大风速值作为最大设计风速(国家标准规定取50年一遇最大风速值作为最大设计风速)。

2.4级风速

根据中国建筑结构规范规定,“以一般空旷平坦地面、离地 10m高、30 年一遇、10min平均最大风速”作为计算标准,计算了全国700多个气象台及气象站30年内的最大风速。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50~60 m/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。

3.风能资源划分

根据上述原则,可将中国风能资源划分为 4 个大区、30 个小区。各区的地理位置如下:

(1)Ⅰ区:风能丰富区。ⅠA34a——东南沿海及台湾岛屿和南海群岛秋冬特强压型;ⅠA21b——海南岛南部夏春强压型;Ⅰ A14b——山东、辽东沿海春冬强压型;ⅠB12b——内蒙古北部以西和锡林郭勒盟春夏强压型;ⅠB14b——内蒙古阴山到大兴安岭以北春冬强压型;ⅠC13b-c——松花江下游春秋强中压型。

(2)Ⅱ区:风能较丰富区。ⅡD34b——东南沿海(离海岸20~50km)秋冬强压型;ⅡD14a——海南岛东部春冬特强压型;ⅡD14b——渤海沿海春冬强压型;ⅡD34a——台湾东部秋冬特强压型;ⅡE13b——东北平原春秋强压型;ⅡE14b——内蒙古南部春冬强压型;ⅡE12b——河西走廊及其邻近春夏强压型;ⅡE21b——新疆北部的夏春强压型;ⅡF12b——青藏高原春夏强压型。

(3)Ⅲ区:风能可利用区。ⅢG43b——福建沿海(离海岸50~100km)和广东沿海冬秋强压型;ⅢG14a——广西沿海及雷州半岛春冬特强压型;ⅢH13b——大小兴安岭山地春秋强压型;ⅢI12c——辽河流域和苏北春夏中压型;ⅢI14c——黄河、长江中下游春冬中压型;ⅢI31c——湖南、湖北和江西秋春中压型;ⅢI12c——新疆、陕西、甘肃、青海、宁夏以及西北的一部分、青藏的东部和南部春夏中压型;ⅢI14c——四川西南和云贵的北部春冬中压型。

(4)Ⅳ:风能欠缺区。ⅣJ12d——四川、甘南、陕西、鄂西、湘西和贵北春夏弱压型;ⅣJl4d——南岭山地以北冬春弱压型;ⅣJ43d——南岭山地以南的冬秋弱压型;ⅣJ14d——云贵南部春冬弱压型;ⅣK14d——雅鲁藏布江河谷春冬弱压型;ⅣK12c——昌都地区春夏中压型;ⅣL12c——塔里木盆地西部春夏中压型。

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