我国东南沿海地区风能资源丰富的自然条件

【专家解说】：一、中国风能资源的形成以及分布情况     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，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200-300w/m2以上，有的可达500w/m2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。     2、沿海及其岛屿地丰富带。年有效风能功率密度在200w/m2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500w/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。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50w/m2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。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。     二、国内风能利用的现况     1、风力提水机     (1)行业现状。我国东南沿海地区风能资源较丰富，年平均风速为4m/s。这些地区乡镇工业发展迅速，用电量较大，常规能源贫乏，部分电网通达的地方缺电也较严重。为满足农田灌溉、水产养殖和盐场制盐等低扬程大流量提水作业的需要，当地用户已在使用一些低扬程风力提水装置。如福建省莆田地区利用风力提水制盐，天津市郊区利用风能排咸和育苗，山东省新泰市的风力—空气泵农田灌溉等，都取得了一定的经济效益。在上述地区推广应用风力提水机组，对农业、渔业和副业生产的发展具有重要的意义。另一方面，我国内陆风能资源较好的区域，如内蒙古北部、甘肃和青海等地的年平均风速为4-6 m/s，3-20 m/s的风速累计4000-5000h/年。这里是广大的草原特区，人口分散，难通电网。利用深井风力提水机组为牧民和牲畜提供饮水或进行小面积草场灌溉，对于改善当地牧民的生活、生产条件具有明显的社会效益。此外，甘肃、新疆北部及松花江下游也属于风能丰富区，适合发展风力提水。     (2)产品类型。在风力提水机组的产品品种上，我国已基本形成南方型低扬程大流量风力提水机组和北方型高扬程小流量风力提水机组两大系列，约有十几种产品型号。经过严格的生产考核运行和多年的实际应用，这些机组的产品质量基本可靠，有些机组的水平达到或处于国际领先地位。近年来，我国低扬程风力提水机组已出口到斯里兰卡和马来西亚等国家。因此，我国现有的风力提水机产品可以在国内外逐步推广使用。     (3)发展趋势。今后我国对风力提水机的需求仍将逐步增加，预测发展趋势如下。黑龙江三江平原旱田改水田需要扬程5m、流量大于30m3/h的风力提水机组，根据市场需求预测，如果该机型2005年研制成功，到2010年可发展1500台。河北和山东等省的平原地区需要扬程15-30m的小型户用风力提水机组，到2010年可发展1500台。东南沿海地区盐场制盐、农田排灌和水产养殖需要低扬程大流量风力提水机组，到2010年可发展1500台。内蒙古、青海和甘肃等省区需要高扬程小流量的风力提水机组为草原特区提供人畜饮用水和小面积草场灌溉用水，到2010年可发展1500台。     从风力提水机组分类上讲，主要产品和技术的发展趋势：①低扬程大流量风力提水机多采用旋转式水泵，用于提取地表水和浅层地下水。②高扬程小流量风力提水机多采用往复式水泵，用于提取深层地下水。③风力提水机—微滴灌系统。④风力机—空气泵提水机组。⑤风力发展机—电泵提水系统。     2、小型风力发电机     (1)行业现状。我国从20世纪80年代初就把小型风力发电作为实现农村电气化的措施之一，主要研制、开发和示范应用小型充电用风力发电机，供农民一家一户使用。目前，1 kw以下的机组技术已经成熟并进行大量的推广，形成了年产1万台的生产能力。近10年来，每年国内销售5000-8000台，100余台出口国外。目前可批量生产100、150、200、300和500w及1、2、5和10 kw的小型风力发电机，年生产能力为3万台以上，销售量最大的是100~300w的产品。在电网不能通达的偏远地区，约60万居民利用风能实现电气化。截至1999年，我国累计生产小型风力发电机组18 .57万台，居世界第一。     (2)发展趋势。①功率由小变大。户用机组从50、100w增大到300、500w，以满足彩电、冰箱和洗衣机等用电器的需要。②由一户一台扩大到联网供电。采用功率较大的机组或几台小型机组并联为几户或一个村庄供电。③由单一风力发电发展到多能互补，即“风力—光伏”互补、“风力机—柴油机”互补和“风力—光伏—柴油”互补。④应用范围逐步扩大，由家庭用电扩大到通讯和气象部门、部队边防哨所、公路及铁路等。     3、大型风力发电机组及国外机组国产化     (1)大型风力发电机组。我国大型风力发电机组的研究制造工作正在加快发展。中国一拖集团有限公司与西班牙电力公司美德(made)再生能源公司成立的一拖—美德(made)风电设备有限公司，西安航空发动机公司与德国恩德(nordex)公司成立的西安维德风电设备有限公司分别生产了1台660 kw600 kw的主发电机组，并已经安装在辽宁营口风电场并网发电运行。这两台机组的国产化率达到40%。另外，浙江运达风力发电设备厂在生产200 kw风力发电机组的基础上又生产出了4台250 kw风力发电机组，安装在广东南澳风场运行，这是我国具有自主知识产权、运行状况最好的机组。     (2)国外机组国产化。在我国风电场建设的投资中，机组设备约占70%，实现设备国产化、降低工程造价是风电场大规模发展的需要。但样机的研制及形成产品需要很大的投入，有关部门曾经研制过两种型号的 200 kw样机，但还未来得及商品化，市场上的主导产品已发展到600 kw机组。为了跟上世界技术发展水平，引进国外先进成熟的技术，经过消化吸收逐步实现国产化的方案，是符合我国国情的。大型风电机的主要部件在国内制造，其成本可比进口机组降低20%-30%，因此，国产化是我国大型风力机发展的必然趋势。我国大型风电机的国产化从250-300 kw机组开始，发展到600 kw。塔架可以在国内制造，发电机和轮毂也已在国内试制出来，将上述部件安装在进口风力发电机上考核，如果质量达到原装机的标准就可以替代进口件。其他部件如齿轮箱、主轴、刹车盘和迎风机构都可以在国内试制成功后取代进口件。根据我国的生产水平和技术能力，大型风力机国产化是完全可行的。     600 kw机组的国产化方式主要有两种。一种是支付技术转让费购进全套制造技术，经过自主开发逐步完善提供商业化产品。另一种是通过技贸结合的方式购进一批技术成熟的风力发电机，同时引进制造技术，组建中外合资公司，严格按照原装部件标准在国内生产，逐步提高部件的国产化率。     4、风力发电场建设进程     (1)风力发电场继续增多，装机容量继续增加。从我国风电场的建设历史来看，1986年4月由航空部和山东省计委拨款建设的第一个风电场在山东荣城发电后，全国各地陆续引进机组建设风电场，装机容量逐年增加。2008年全年中国风电装机容量可达500万千瓦。     (2)风力发电机组单机容量逐年加大。风电场内安装的国产机组主要有两种：一种是科技攻关的样机或后续生产的几台机组，由于技术和质量问题，需要继续改进；另一种是与国外厂商合作生产的，有些部件用国产的替代基本上能够正常运行。进口机组多是较成熟的商品机组，可靠性高，这种机组主要有变桨距调节型和定桨距失速调节型两种，单机容量在1996年以前是150-300 kw，后来安装的主要是600 kw级机组。     三、中国风能资源储量与有效地区     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。     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。     四、中国风能资源居世界之首     我国风能资源仅次于美国和前苏联，居世界第三。已探明的中国风能理论储量为32.26亿千瓦，可利用开发为2.53亿千瓦。风能是水能的10倍，只要能够将地球1%的风能利用好，就能满足全球的能源需要。     事实上，全球风能发电正以年增长35%的速度发展，德、美、意等国高达50%，成为发展大趋势，全球风力发电年产值已超50亿美元。到2010年，风能发电将占欧洲用电需求的5.5%；到2020年，则可达到12%。     五、国内政府将加大风能的建设     1、政府将加大对风力发电的投资     计划到2020年，中国所使用的能源12%将被可再生能源代替。政府正着手制定相关的政策，估计明年出台。     2、风力发电项目     （1）中国最大风电项目——平潭长江澳二期风电项目     总装机容量为10万千瓦的全国最大风电项目——平潭长江澳二期风电项目。     平潭岛风能资源十分优越，是全国风能最佳区之一，全县全年平均风速为8.4米/秒，其中有效风速占全年的76%，平均风能密度达到567瓦/平方米，可利用风能的地区为2230多平方公里。长江澳是这个县的七大风口之一，位于平潭县海坛岛东北部的海湾内陆。据观测，长江澳年平均风速达8.5米/秒，风能功率密度高达1034瓦/平方米，年有效风速时数为6695小时，其中可利用3343小时。装机容量可达15万千瓦。     长江澳一期6000千瓦风电项目已于2000年10月上网发电，运营3年多以来状况良好，经济和社会效益明显。二期10万千瓦风电项目总投资7.8亿元，建成投产后，年发电量2.5亿千瓦时。     (2)广东惠来石碑山风电场项目     惠来石碑山风电场建设167台国产风电机组，每台机组容量600kW，合计容量100MW，为全国目前装机容量最大的风电场，总投资7亿元。第一批风电机组共25MW于2005年初投运，2006年底全部机组投产。     (3)加拿大投资12亿美元开发内蒙古风能     2005年，加拿大埃伏龙电力有限公司与内蒙古自治区二连浩特市签订了《关于在中国二连浩特市设立“中国二连北美风电园区”意向书》。 加拿大埃伏龙电力有限公司具有雄厚的资金实力和成熟的风能开发技术，其在二连浩特市建立“中国二连北美风电园区”，投资约12亿美元，开发至少100万千瓦的风力发电项目。     (4)辽宁葫芦岛建设风力发电场     由中国和荷兰共同投资的葫芦岛兴城台子里50兆瓦风力发电项目意见书已经通过辽宁省计委批复，一期工程总投资近4亿元。工程于2004年在葫芦岛市开工建设。建成后的风力发电场第一期上网电量约为1.16亿千瓦时，大大改善葫芦岛的电力供应状况，成为全国最大规模的风力发电场之一。