第1章 我国山地风电场开发概况

1.1 风能资源分布

1.1.1 风能的区划指标体系

风能区划是了解各地风能资源差异，合理开发利用风能的基础。风能分布具有明显的地域性规律，这种规律反映了大型天气系统的活动和地形作用的综合影响。

根据国家气象局资料，我国风能区划指标体系分为三级。

1．第一级区划指标

第一级区划选用能反映风能资源多少的指标，即依据年有效风功率密度、平均风速和年平均风速不小于3m/s的年累积小时数将我国分为4个区，见表1-1。

（1）风能丰富区。考虑有效风功率密度的大小和全年有效累积小时数，年平均有效风功率密度大于200W/m2、风速3～20m/s的年累积小时数大于5000h的划为风能丰富区，用“Ⅰ”表示。

（2）风能较丰富区。年平均有效风功率密度150～200W/m2、风速3～20m/s的年累积小时数在3000～5000h的划为风能较丰富区，用“Ⅱ”表示。

（3）风能可利用区。年平均有效风功率密度50～150W/m2、风速3～20m/s的年累积小时数在2000～3000h的划为风能可利用区，用“Ⅲ”表示。

（4）风能贫乏区。年平均有效风功率密度50W/m2以下、风速3～20m/s的年累积小时数在2000h以下的划为风能贫乏区，用“Ⅳ”表示。

这四个区的罗马数字后面的英文字母表示各个地理区域。

2．第二级区划指标

第二级区划指标主要考虑一年四季中各季风功率密度和有效风力出现小时数的分配情况。

3．第三级区划指标

风电机组最大设计风速一般取当地的最大风速，在此风速下，要求风电机组能抵抗垂直于风的平面上所受到的压强，使风电机组稳定、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年一遇的最大风速值作为最大设计风速。

1.1.2 影响风能资源分布的主要气候

1．冷空气活动

冬季（12月—次年2月）整个亚洲大陆完全受蒙古高压控制，其中心位置在蒙古国的西北部，从蒙古高压中不断有小股冷空气南下并进入我国，同时还有移动性的高压不时地南下，气温较低，形成大范围的大风降温天气。

我国的冷空气主要受5个源地影响，由这5个源地侵入我国的路线称为路径。第一条路径来自新地岛以东附近的北冰洋面，从西北方向进入蒙古国西部再东移南下影响我国；第二条路径是源于新地岛以西北冰洋面，经俄罗斯、蒙古国进入我国；第三条路径源于地中海附近，东移到蒙古国西部再影响我国；第四条路径是源于泰梅尔半岛附近洋面，向南移入蒙古国，然后再向东南影响我国；第五条路径源于贝加尔湖以东的东西伯利亚地区，进入我国东北及华北地区。

这5条路径进入我国后再分两条不同的路径南下，一条路径是经河套、华北、华中由长江中下游入海，有时可侵入华南地区。沿此路径入侵的寒潮可以影响我国大部分地区，出现次数占总次数的60%以上，冷空气经过之地有连续的大风、降温天气，并常伴有风沙。另一条路径是经过华北北部、东北平原，东移进入日本海，也有一部分经华北、黄河下游向西南移入两湖盆地，这一条路径出现次数约占总次数的40%，它常使渤海、黄海、东海出现东北大风，也给长江以北地区带来大范围的大风、降雪和低温天气。

2．热带气旋活动

在我国东南沿海地区每年夏秋季节常受到热带气旋的影响，我国现行的热带气旋名称和等级标准见表1-2。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10～30km范围内是台风眼，台风眼中天气较好，风速很小。在台风眼外壁天气较为恶劣，最大破坏风速就出现在这个范围内，所以只要不是在台风正面直接登陆的地区，风速一般小于26m/s（10级），它的影响平均有800～1000km的直径范围，每当台风登陆后我国沿海可以产生一次大风过程，而风速基本上在风电机组切出风速（25m/s）范围之内，是一次满发电的好时机。

在我国登陆的台风平均每年有7次，而广东每年登陆台风最多，为3.5次，海南次之，为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，台风的影响由南向北递减。

1.1.3 风能资源分布

我国地域辽阔，陆地最南端纬度约为北纬18°，最北端纬度约为北纬53°，南北陆地跨35个纬度，东西跨60个经度以上。

我国属于北半球中纬度地区，在大气环流的影响下，分别受副极地低压带、副热带高压带和赤道低压带的控制，我国北方地区主要受中高纬度的西风带影响，南方地区主要受低纬度的东北信风带影响。

我国独特的宏观地理位置和微观地形地貌也决定了我国风能资源分布的特点。我国在宏观地理位置上属于世界最大的大陆板块——欧亚大陆东部，东临世界上最大的海洋——太平洋，海陆之间热力差异最大，因此我国北方地区和南方地区分别受大陆性和海洋性气候影响，季风现象明显。北方具体表现为温带季风气候，冬季受来自大陆的冷干气流的影响，寒冷干燥，夏季温暖湿润；南方表现为亚热带季风气候，夏季受来自海洋的暖湿气流的影响，降水较多。

我国陆地分为东部沿海地区，东南部沿海地区，南部沿海地区，中部内陆地区，西北部、北部和东北内陆地区。

我国东部沿海地区基本上处于副热带高压控制，气压梯度小，同时，该地区又受海洋性气候的影响，大风持续时间短且不稳定，风能资源开发潜力一般。

我国东南部沿海地区与台湾岛在台湾海峡地区形成独特的狭管效应，而该地区又正处于东北信风带，主风向与台湾海峡一致，因此风力在该地区明显加速，风力增大，风能资源丰富，具有较好的风能开发价值。

我国南部沿海地区在东北信风带和夏季热低压的影响下，主风向为东风和东北风，由于夏季低压的气压梯度较弱，因此风力不大，风能较小。

我国中部内陆地区由于所处地理位置条件的限制，冬季来自北方的冷空气难以到达这里，夏季受海洋性气候的影响较小，同时由于该地区地势地形复杂和地面粗糙度变化较大，不利于气流的加速，因而风能资源比较贫乏。

我国西北部、北部和东北内陆地区主要包括新疆、甘肃、宁夏、内蒙古、东北三省、山西北部、陕西北部和河北北部地区，这些地区纬度较高，处于西风带控制，同时冬季又受到北方高压冷气团影响，主风向为西风和西北风，风力强度大、持续时间长，同时这些地区海拔较高，风能衰减小，因此，具有较好的风能开发价值。

中国气象局多次对全国风能资源进行调查，利用全国900多个气象台、站的实测资料得出了全国离地面10m高度层上的风能资源量，我国的风能资源总储量为32.26亿kW、陆地实际可开发量为2.53亿kW、近海可开发和利用的风能储量为7.5亿kW。

1.1.4 我国主要风能可利用区

（1）“三北”（东北、华北、西北）风能丰富区，包括东北三省和河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏、新疆等省（自治区）近200km宽的地带，可开发利用的风能储量约2亿kW，约占全国可利用储量的79%。该地区地形平坦，交通方便，没有破坏性风速，是我国连成一片的最大风能资源区，有利于大规模地开发风电场。

（2）东南沿海风能丰富区。冬春季的冷空气、夏秋的台风，都能影响到沿海及其岛屿，是我国风能丰富区，年有效风功率密度在200W/m2以上，如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等，年可利用小时数约在7000～8000h。东南沿海地区由于内陆丘陵连绵，风能丰富带仅在距海岸50km之内。

（3）内陆局部风能丰富地区。在上述两个风能丰富区之外，风功率密度一般在100W/m2以下，年可利用小时数在3000h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。

（4）海拔较高的风能可开发区。根据第三次全国风能资源评价成果，青藏高原腹地也属于风能资源相对丰富区之一，另外，我国西南云贵高原的海拔在3000m以上的高山地区，风能资源也比较丰富。但建设风电场面临的主要问题是海拔高，而满足高海拔地区风况特点的风电机组较少，且交通、道路、运输条件复杂，施工难度较大。

（5）海上风能丰富区。我国海上风能资源丰富、风速高，很少有静风期，可有效利用小时数长。通常，海上风速比平原沿岸风速高20%，发电量增加70%，在陆上设计寿命20年的风电机组在海上可达25～30年，且距离电力负荷中心很近。我国海上风能丰富地区主要集中在浙江南部沿海、福建沿海和广东东部沿海地区。