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第四节 风能资源

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风能是一种清洁的可再生能源。风能资源又称风力资源,用于描述一个区域的风所蕴含的能量。风能资源丰富与否主要取决于当地的风速。山东省大陆海岸线占全国的六分之一,沿海及岛屿风速较大,风能资源比较丰富。
一、风向风速
(一)风向
冬季,受蒙古高压控制,山东处于高压中心东南侧,盛行偏北风;春季,蒙古高压势力减弱,偏北风减少,偏南风逐渐占主导地位;夏季,受中心位于印度北部的强大热低压控制,山东大部分地区盛行偏南风;秋季,蒙古高压开始建立,夏季风逐渐被冬季风取代,偏北风明显增加。
(二)风速
1.年平均风速
1986─2005年,各地年平均风速在1.4米/秒(新泰)~6.1米/秒(成山头)之间。鲁南、鲁中和鲁西北局部地区在2.0米/秒以下;沿海大部地区,鲁中和半岛内陆的局部地区在3.0米/秒以上;其他地区在2.0米/秒~3.0米/秒之间。
2.风速年变化
1986—2005年,山东各地风速均有明显的年变化,春季风速最大,冬季次之,夏秋两季最小。
1月,各地平均风速在1.1米/秒(新泰)~7.1米/秒(成山头)之间。鲁西北、鲁中和鲁南部分地区在2.0米/秒以下;沿海大部地区在3.0米/秒以上;其他地区在2.0米/秒~3.0米/秒之间。
4月,各地平均风速在1.9米/秒(新泰)~6.3米/秒(成山头)之间。半岛沿海部分地区、鲁西北东部沿海地区在4.0米/秒以上;鲁南大部、鲁中和鲁西北部分地区在3.0米/秒以下;其他地区在3.0米/秒~4.0米/秒之间。
7月,各地平均风速在1.5米/秒(新泰)~4.7米/秒(成山头)之间。鲁南、鲁中和鲁西北部分地区在2.0米/秒以下;半岛沿海地区大部、鲁西北东部沿海地区在3.0米/秒以上;其他地区在2.0米/秒~3.0米/秒之间。
10月,各地平均风速在1.1米/秒(新泰)~6.3米/秒(成山头)之间。鲁西北东部沿海、半岛沿海地区大部、鲁东南沿海在3.0米/秒以上;鲁南大部、鲁西北和鲁中部分地区在2.0米/秒以下;其他地区在2.0米/秒~3.0米/秒之间。
二、风能资源参数
利用1971—2000年地面气象资料,以《风能资源评价技术规定》为技术规范,计算全省气象台站的风能资源评价参数,并对全省的风能资源进行区划。
(一)年有效风速小时数
年有效风速小时数是指每年达到风力机起动风速(3米/秒)至破坏风速(25米/秒)间的风速小时数。
各地年平均有效风速小时数在1296小时(新泰)~7138小时(成山头)之间,高山站泰山达7186小时。鲁南大部、鲁中部分地区、鲁西北和半岛局部在3000小时以下;鲁西北东部沿海和鲁中北部沿海,半岛沿海大部地区,鲁西北、鲁中和鲁南局部在4000小时以上;其他地区在3000小时~4000小时之间。
(二)风功率密度
风功率密度是指气流垂直通过单位截面积的风能,是表征一个地方风能资源多少的一个指标。
1.年平均风功率密度
年平均风功率密度在200瓦/米2以上的有泰山、成山头、长岛3个站;在100瓦/米2~150瓦/米2之间的有青岛、威海;在50瓦/米2~100瓦/米2之间的有蓬莱、石岛、烟台、龙口、海阳、文登、福山、潍坊、昌乐、平度、东营、崂山、章丘、夏津、胶州、利津、庆云等17个站;其他站年平均风功率密度均在50瓦/米2以下。
2.风功率密度变化
山东各地的风能具有日变化、年变化、年际变化的特点,即风能具有时效不稳定的特点。
受风速日变化影响,风能也具有相似的日变化特点。风速日变化规律,内陆地区一般是日出后风速逐渐加大,午后达最大,日落前风速开始减小,凌晨日出前达最小;沿海地区由于受海洋影响,风速日变化幅度不如内陆大。
各季风功率密度也不相同。全省大部分地区以春季最大,冬季次之,夏秋季最小。1986—2005年,月风功率密度最大值,全省大部分台站出现在春季各月,沿海的招远、福山、成山头、日照出现在1月、2月,青岛、长岛出现在11月。月风功率密度最小值,全省大部分台站出现在7—9月,仅有薛城、肥城、海阳等少数站出现在11月、12月、6月。各地月风功率密度最大值是最小值的38倍,少数站可达914倍,沿海站大多在34倍。
三、风能资源区划
山东风能资源具有沿海地区风能资源丰富、地区差异大、随高度增大、时效不稳定等特点。根据风能区划指标,对山东省风能资源进行区划,全省包含了风能丰富区、较丰富区、可利用区和贫乏区。
(一)风能资源丰富区
风能资源丰富区为10米高度年平均风功率密度大于等于200瓦/米2的区域。该区包括泰山(343.1瓦/米2)、成山头(279.6瓦/米2)和长岛(210.2瓦/米2)三地,面积合计为258.1平方千米,是安装风力发电机群的理想地带。
(二)风能资源较丰富区
风能资源较丰富区为10米高度年平均风功率密度150瓦/米2~200瓦/米2的区域。该区包括半岛东部沿海靠近海岸带部分及部分岬角、岬岛、岛屿,面积合计为361.1平方千米。
(三)风能资源可利用区
风能资源可利用区为10米高度年平均风功率密度50瓦/米2~150瓦/米2的区域,包括鲁西北东部沿海、半岛沿海,以及鲁西北和鲁中的局部地区,面积合计为48532.4平方千米。
(四)风能资源贫乏区
风能资源贫乏区为10米高度年平均风功率密度小于等于50瓦/米2的区域,包括鲁南地区、鲁西北和鲁中大部、半岛部分地区,面积合计为107548.4平方千米。