一 风能资源
(一)10m 高度年平均风速
利用全国气象台站2004-2014 年地面观测资料,统计分析2014 年我国陆地10 米高度的风速特征,得到以下结论:
2014 年,全国地面10 米高度年平均风速较近10 年(2004-2013 年)均值偏小3.8%,是2004 年以来的年平均风速最小值(图1)。与各省(区、市)近10 年平均风速相比(图2),2014 年有16 个省(区、市)年平均风速偏小5%以上,其中华东沿海省(区、市)和宁夏偏小达10%左右;偏大的区域主要集中在我国西南地区、青藏高原和新疆地区,新疆和云南略偏大,西藏、重庆则显著偏大,其中西藏总体平均偏大达16%。
图1 2004-2014 年全国地面10m 高度年平均风速距平百分率
图2 2014 年省(区、市)地面10m 高度年平均风速距平百分率
(二)70m 高度风能资源
依据中国气象局风能太阳能资源中心最新发布的“全国风能资源高分辨率数值模拟数据(2014)”给出的我国近30 年风能资源评估成果,采用全国风能资源专业观测网2014 年测风塔观测数据,利用格点化统计订正技术,得到2014 年全国陆地70 m 高度层水平分辨率1km×1km 的风能资源数据,用于评估2014 年全国陆地70m 高度层的风能资源年景。
1、 70 m 高度风能资源的地域分布
2014 年,风速和风功率密度地区差异大(图3),各省(区、市)陆面70 m高度平均风速在3.7m/s 至6.5m/s 之间,平均风功率密度在65.9W/m2至324.6W/m2之间。有14 个省(区、市)年平均风速超过5.0m/s;有13 个省(区、市)年平均风功率密度超过150W/m2,其中8 个省(区、市)年平均风功率密度超过200W/m2;内蒙古、西藏全区年平均风速达6.4m/s,但只有内蒙古的全区年平均风功率密度超过300W/m2,新疆和西藏的全区年平均风功率密度也超过了250W/m2,为2014年我国风能资源的大值区;有18 个省(区、市)年平均风功率密度小于150W/m2,其中,福建、重庆湖南、湖北等4 省(区、市)年平均风功率密度小于100W/m2,为2014 年我国风能资源的小值区。
图3 2014 年省(区、市)陆面70m 高度年平均风速与平均风功率密度
2014 年全国陆地70 m 高度层的风速图谱显示(图4),年平均风速大于7.0m/s的区域主要分布在内蒙古、西藏、青海、新疆、甘肃西部、宁夏、黑龙江、华北北部、云南的山脊等地;平均风速大于6.0m/s 的区域分布特征与大于7.0m/s 的区域基本一致,只是范围略有增加,增加最明显的区域在内蒙古东南部科尔沁地区、吉林、辽宁、山东半岛等地;年平均风速大于5.0m/s 的分布区域进一步扩大,除了三北地区及东部沿海的大部分地区之外,华东、华南、华中及西南等部分山区的平均风速也可达到5.0m/s 以上。
2014 年全国陆地70 m 高度层的风功率密度图谱显示(图5),风功率密度大值区域主要分布在我国的三北地区、东部沿海地区以及青藏高原和云贵高原山脊地区。年平均风功率密度超过300W/m2 的区域主要分布在三北地区、青藏高原和云南的山脊地区;年平均风功率密度超过200W/m2 的分布区域较广,华东和沿海以及中部地区的山地、台地的风功率密度一般都能达到200W/m2。
图4 2014 年全国陆面70m 高度年平均风速分布
图5 2014 年全国陆面70m 高度年平均风功率密度分布
2、 70 m 高度风能资源的年景评估
和常年平均相比(图6),2014 年有15 个省(区、市)平均风速偏小2%以上,其中,上海、北京、海南、天津、山东、江苏等省市偏小3%以上,只有西藏、重庆、新疆偏大或略偏大。2014 年全国陆地70 m 高度年平均风功率密度总体偏小2.38%。有15 个省(区、市)平均风速偏小2%以上,对应的年平均风功率密度偏小6%以上,其中,上海、北京、海南、天津、山东、江苏等省市年平均风功率密度偏小9%以上。在为数不多的年平均风功率密度偏大地区,西藏偏大的比较明显,平均偏大约8.7%。
图6 2014 年陆地70m 高度年平均风速与年平均风功率密度距平百分率
2014 年全国陆地70 m 高度层年平均风速≥5m/s 区域的距平图谱显示(图7),我国大部分地区年平均风速较常年(30 年平均)偏小,其中东北地区西部和东部、内蒙古东部、新疆东部、甘肃北部、宁夏中部、青海中部、华北北部、山东北部及半岛、东部和南部沿海、云南东北部、广西中北部等偏小1%以上,其中东北地区西部、内蒙古东部等地风速偏小达2%以上;偏大的区域主要集中在西藏、新疆中西部、云南中部、辽宁西部等地,其中新疆中西部地区、辽宁西部、云南中部等地偏大1%,风速正距平大值区主要分布在西藏中东地区,在2%以上。2014 年全国陆地70 m 高度年平均风功率密度≥150 W/m2 区域的距平图谱显示(图8),我国大部分地区年平均风功率密度较常年(30 年平均)偏小,其中东北地区西部和东部、内蒙古东部、新疆东部、甘肃北部、宁夏中部、青海中部、华北北部、山东北部、东部和南部沿海、云南东北部、广西中北部等偏小5%以上,其中东北地区西部、内蒙古东部等地风速偏小达10%以上;偏大的区域主要集中在西藏、新疆中西部、云南中部、辽宁西部等地,其中新疆中西部地区、辽宁西部、云南中部等地偏大5%,风速正距平大值区主要分布在西藏中地区,达10%以上。
2014 年全国陆地70 m 高度年平均风功率密度≥150 W/m2 区域中,有70.57%的区域比常年偏小,只有29.43%的区域比常年偏大。表1给出了2014年各省(区、市)陆地70 m 高度年平均风功率密度≥150 W/m2 区域的年景变化,可以看出,除了西藏和重庆两市,大部分省(市、区)偏小的区域面积远大于偏大的面积,内蒙古、黑龙江、吉林、山东、河北、宁夏、江苏、贵州、湖南、浙江、江西、福建、海南、上海、天津、北京16 省(市、区)超过90%的区域的年平均风功率密度偏小。
图7 2014 年全国陆面70m 高度年平均风速≥5m/s 区域年平均风速距平百分率
图8 2014 年全国陆面70m 高度年平均风功率密度≥150W/m2 区域年平均风功率密度距平百分率
表1 2014 年全国陆地70 m 高度年平均风功率密度≥150 W/m2 区域面积及其年景变化