- 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
- 2199字
- 2021-04-09 18:55:23
四、风能、太阳能资源评估
(一)风能资源评估
1.山东省风能资源时空分布特征
根据风能资源观测网实测结果,结合风场数值模式模拟的风能资源分布情况,总体上全省风能资源偏大的地区主要分布在山东沿海、潍坊中部、鲁中山区以及山东半岛内陆丘陵等区域。春季是风能资源利用的最佳季节,午后和夜间是风能资源最佳利用时段。随着离地高度的增加,风能资源明显提高。
(1)平均风速分布特征。
山东省(1979—2008年)不同高度年、季平均风速的大值区位置均出现在山东沿海、山东半岛和鲁中山区地带(图30)。
图30 1979—2008年山东省70m高度年平均风速分布图
山东沿海、山东半岛和鲁中山区等区域70m高度年平均风速大于7.0m/s,局部风速更高;鲁西、鲁西北等地的风速一般在6.0m/s;鲁中山区北侧和南侧风速最小,一般在4.5m/s以下。
春季是山东省的大风季节,70m高度鲁中山区的平均风速超过8.0m/s的范围较大,山东沿海的平均风速一般在7.0m/s以上,鲁西、鲁西北大部分地区风速也可达到7.5m/s。
夏季70m高度风速显著减小,鲁中山区、山东沿海等地的风速可达到6.0m/s,鲁南、鲁中山区北侧等地的风速低于4.0m/s,鲁西、鲁西北等地的风速一般低于4.5m/s。
秋季70m高度鲁中山区、山东沿海等地风速超过6.0m/s的范围比夏季大,鲁西、鲁西北等地的风速可达到5.0m/s。
冬季70m高度鲁中、山东沿海、山东半岛等地部分地区的风速在6.0m/s以上,达到7.0m/s的地区比夏季更多,鲁中、山东沿海、山东半岛等地风速与其他内陆地区的风速差较大。
(2)平均风功率密度分布特征。
山东省(1979—2008年)年、季风功率密度的分布特征与相应的风速分布特征相似,大风速区对应着高风功率密度(图31)。70m高度鲁中山区、山东半岛、山东沿海等地的年平均风功率密度可达到350W/m2以上,部分地区的风功率密度更高,鲁中山区南侧、鲁南大部、山东半岛内陆地区年平均风功率密度一般在200W/m2以下,其他大部分地区一般不超过300W/m2。
图31 1979—2008年山东省70m高度年平均风功率密度分布图
春季70m高度平均风功率密度在鲁中山区、山东沿海、山东半岛北部等地最大,可达400W/m2以上,鲁中山区南侧、鲁南大部地区等地最小,一般在200W/m2。
夏季各高度平均风功率密度在一年四季中最低,70m高度除鲁中山区、山东半岛等地部分地区超过300W/m2外,其他大部分地区一般不超过200W/m2。
秋季70m高度除鲁中山区、山东半岛等地部分地区超过300W/m2外,其他大部分地区一般不超过200W/m2。
冬季70m高度鲁中山区、山东半岛北部、山东沿海等地平均风功率密度超过300W/m2,其他大部分地区一般不超过300W/m2。
2.山东省风能资源潜在开发量
风能资源的开发利用受自然地理、土地资源、交通、电网以及国家或地方发展规划等诸多因素的制约,因此计算风能资源潜在开发量必须综合考虑各种制约因素。
山东省70m高度风能资源潜在开发区域主要集中在山东沿海、山东半岛内陆及鲁中山区一带,70m高度风能资源不小于200W/m2的可开发面积为17506km2,可开发量为6.422×107kW;不小于250W/m2的可开发面积为12710km2,可开发量为5.100×107kW;不小于300W/m2的可开发面积为8472km2,可开发量为3.018×107kW;不小于400W/m2的可开发面积为653km2,可开发量为2.240×106kW。
山东省北部沿海、莱州湾沿海、威海东部沿海以及潍坊中部地区等的风电装机密度系数可达到4MW/km2以上,上述地区主要位于沿海和平原地区,地势平坦开阔,风速受地形的影响较小,风能利用率高,可规划和开发大型风电场。风电装机密度系数在2~4MW/km2的地区主要为鲁北沿海、山东半岛丘陵地区、潍坊中西部丘陵地区、青岛南部丘陵地区以及鲁中部分山区等,上述地区主要位于沿海和丘陵地区,丘陵等地的风速受地形等下垫面的影响,风速在山顶有加速效应,同时山体间山谷中的风速有狭管效应,造成局地较大的平均风速,可规划和开发中小型风电场。风电装机密度系数在1~2MW/km2的地区主要为山东半岛丘陵和鲁中山区等,地形特征是影响风速变化的主要因素,可规划和开发小型风电场。
3.风电开发建议
山东省风能资源相对较好,风电场大多选择在山东沿海一带,但由于山东沿海经济带的开发建设,沿海陆地具备风电开发条件的风电场已经不多,风电开发应按照“统筹规划、合理布局、科学建设、分步实施”的原则,确定风能资源丰富区域风电场的开发建设规模。从全省风能资源角度分析,在重点发展北部和沿海一带大型风电场的同时,建议根据全省风能资源潜在开发量分布区域和装机密度系数分布特点,在内陆初步探明的范围相对较小、分散式的风能资源较丰富区,择优选择风电场址并开发建设,同时在风电密集区做好风电接网和消纳的统筹规划。
随着风机制造技术的提高,风机额定功率也将进一步提高,高轮毂、长桨叶、低切入风速的风机将进一步提升风机捕风能力,对风能资源的要求将随之降低。因此,建议将山东半岛内陆、鲁中山区风能资源相对丰富的区域,作为风电场中长期重点开发区域。
逐步实施潮间带和海上测风计划,建立潮间带和海上风电基础数据库,为建设潮间带和海上大型风电场做好充分准备。
(二)太阳能资源评估
山东省常年平均年日照时数为2387.7h,各地在1930.5(成武县)~2781.9h(龙口市)之间,自西南向东北增多,其中山东半岛大部、鲁西北大部、鲁中部分地区在2500h以上,鲁西南、鲁东南大部、鲁西北局部在2400h以下,其他地区在2400~2500h之间(图32)。
图32 山东省常年平均年日照时数分布图(单位:h)
图33 山东省常年平均年总辐射量分布图(单位:MJ/m2)
全省常年平均年总辐射量为5044MJ/m2,各地在4543(成武县)~5484(龙口市)MJ/m2之间,大部分地区属于太阳能资源较丰富区域,全省基本呈东北向西南减少的分布趋势。四季分布不同,春、秋季呈东北向西南减少分布,夏季呈从西北向东南减少分布,冬季呈从东南向西北减少分布(图33)。