- 淮河流域气候与可持续发展(中国工程院重大咨询项目 淮河流域环境与发展问题研究)
- 李泽椿主编 许红梅 王月冬副主编
- 2231字
- 2021-04-09 18:55:13
四、风能、太阳能资源评估
安徽省人口密度高,经济发展水平相对较低,能源消耗量大。能源短缺、环境污染、气候变化、灾害频繁已成为环境与发展面临的难题。应对气候变化,必须节约能源,发展低碳经济。然而生产要发展,人民的生活水平也在不断提高,因此,如何进一步开发利用可再生清洁能源,就成了社会发展中的一个瓶颈问题。近年来,安徽省在充分发挥煤炭资源优势和区位优势、加快煤炭工业结构调整、坚决淘汰落后生产能力的同时,发展清洁能源,优化能源结构。
(一)风能资源评估
2007年开始,历时4年,安徽省气象局完成了全省风能资源详查评估,明确了风能资源技术可开发量,提出了风能资源优先开发区域和开发条件,认为:安徽省淮河流域部分地区风速和风功率密度等风资源条件相对较好,且地势平缓,交通便利,开发条件较好,可作为安徽省风电开发重点推进区域之一。
1.风能资源空间分布特征
安徽省风能资源专业观测网资料和数值模拟结果综合分析表明,安徽省风能资源空间分布不均匀(图28),大部地区70m高度的年平均风速在5.5m/s以下,年平均风功率密度也基本低于200W/m2。其中受地形阻隔的影响,风速较低的地区基本上位于大别山区、皖南山区中海拔相对较低的区域。安徽省风能资源相对较丰富的地区大致呈东北—西南向带状分布,沿江西部、沿淮中东部分别处于长江、淮河的河谷地区,主要受狭管效应影响,风速较大;滁州地区东部,濒临洪泽湖、高邮湖等大型湖泊,地势开阔,风况也较好。此外,省内的一些岗地和山地地带,如大别山区和皖南山区的部分区域,海拔相对较高,也存在零星风速较大、风能资源较丰富的地区。具体包括:①皖东的定远与凤阳交界地带、来安北部、明光东南部、滁州市区、全椒北部和天长;②沿江的望江、宿松、怀宁、枞阳、繁昌、当涂等地;③大别山区的岳西与霍山交界一带、金寨南部;④皖南的东至、石台、泾县、绩溪以及黄山市区与歙县、黟县的三地交界地带;⑤皖北的宿州、淮北局部山丘区域。
图28 安徽省70m高度年平均风速和年平均风功率密度数值模拟结果
2.风能资源时间分布特征
从时间分布来看,安徽省风能资源普遍呈现深秋至末春最大、夏季最小、其他时段居中的特点。
3.风能资源储量
根据风能资源长期数值模拟结果进行测算(表5),70m高度安徽省技术开发等级主要集中在200~400W/m2之间;不小于300W/m2的技术开发量约为0.77×106kW,技术开发面积为212km2;不小于250W/m2的技术开发量约为1.33×106kW,技术开发面积为382km2;不小于200W/m2的技术开发量约为2.36×106kW,技术开发面积为575km2。
表5 安徽省风能资源技术开发量和开发面积
4.风能资源优先开发区域及条件评述
结合气象部门、风电企业测风数据分析与评估,并参考风能资源数值模拟结果,安徽省皖东及沿淮淮北部分地区的风速和风功率密度等风资源条件相对较好,且地势平缓,交通便利,开发条件较好,可作为安徽省风电开发重点推进区域。
在风能项目实施期间,依托风能观测数据库、模式系统及评估技术,安徽省气象局积极为各地风电建设开展技术服务,向风电企业推介风能资源优先开发区域。目前,宿州地区已有风电企业进驻,气象部门参与风电场选址,开展风能资源评估,为风电场设计建设和风电机组选型提供建议,起到了很好的指导作用。
(二)太阳能资源评估
安徽省地处暖温带与亚热带过渡地区,地形地貌多样,各地辐射条件相差悬殊。然而,安徽省现有太阳辐射观测站数目稀少,远远不能满足科研和工程应用的需求。2010年以来,安徽省气象部门立项开展了太阳能资源调查。
1.太阳辐射资源的时空分布特征
通过整理分析安徽省辐射站的观测资料,建立了安徽省太阳总辐射量的气候学计算方法,利用常规观测的日照时数推算出1981—2010年太阳总辐射量:全省的太阳总辐射量呈现北多南少的特征(图29),年太阳总辐射量一般在4000MJ/(m2·a)以上,以淮北东部地区太阳辐射资源最为丰富,超过4600MJ/(m2·a);沿淮南部太阳辐射资源次之,达4500MJ/(m2·a);而皖南山区的太阳辐射量最小,多在4200MJ/(m2·a)以下。
图29 气候学方法计算的安徽省太阳总辐射量的空间分布图[单位:MJ/(m2·a)]
从时间分布来看,太阳总辐射量都表现出明显的年变化,大体呈单峰型季节分布,夏季高,冬季小,春秋两季介于中间(图30)。各月中以7月总辐射量最大,1月最小。总体来说,全省太阳总辐射量年内分配呈现一定的不均衡性,向夏季集中,太阳能的开发利用需要充分考虑到这种明显的季节性变化。
图30 安徽省太阳总辐射量的月变化
2.近几十年太阳辐射的变化特点
受大气气溶胶增加及日照时数下降的影响,安徽省太阳总辐射量呈显著的下降趋势,线性倾向率为-0.309[MJ/(m2·d)]/10a,通过95%的置信水平(图31)。同时,太阳总辐射量还具有年代际特征,即1961—1990年辐射呈现明显的下降趋势,在1980—1990年期间达到最低值,其后这种趋势停滞甚至有上升的态势。
图31 安徽省太阳总辐射量的年际变化
3.太阳辐射资源精细化区划结果
通过重点考虑地面高程、坡度坡向以及地形遮蔽对地表太阳辐射的影响,基于GIS技术开展太阳辐射资源精细化区划。结果表明,安徽省太阳总辐射量主要受地理地形和日照百分率的共同影响,其值在1500~5400MJ/(m2·a)之间,全省网格点平均值为4500MJ/(m2·a)。总体来说,安徽省年太阳总辐射量呈北部高、南部低,山区南坡高、北坡低的分布特征[图32(a)]。根据《太阳能资源评估方法》(QX/T 89—2008)的评估标准,安徽省平原地区、大别山区及皖南山区的南坡基本为3级区,即资源丰富区;在皖北低山丘陵的阳坡地区存有零星的2级区;大别山区及皖南山区的北坡地带则多为4级区[图32(b)]。
图32 实际地形下安徽省太阳总辐射量的空间分布与资源等级区划