中国海上风资源评估

Offshore Wind Resource Evaluation of China

Zhang Xiuzhi,Xu Jingwei

National climate Center

Abstract: The application status of ship meteorological data and satellite observations data in the evaluation of wind energy is introduced in this paper. This paper employed the ship meteorological data during 1950-2008 to compute and analyze the distribution of the Chinese offshore seasons, the year wind speed and wind direction. And the analysis proved that ship meteorological data and the QuikSCAT scatterometer satellite observations data is an important resource to evaluate the offshore wind energy. And the analysis result can meet the requirement of the evaluation. It is the first time for the Synthetic Aperture Radar Satellite information to be used in the assessment of wind resource of Jiangsu Province, and the high spatial resolution images have provided the scientific basis for the site selection of the potential wind farm and its feasibility study.

Key Words: Offshore Wind Resource Evaluation, ship meteorologic observation, satellite remote sensing

引言

2009年4月国家能源局发布了“海上风电场工程规划工作大纲”（国能新能（2009）130号）。“大纲”规定本次规划工作的范围主要为滩涂和近海风电场，其中滩涂风电场包括潮间带和潮下带，指理论多年平均高潮位线以下至理论最低潮位5m水深海域开发的风电场；近海风电场指理论最低潮位以下5～50m水深海域开发的风电场。“大纲”提出以资源定规划、以规划定项目的原则，要求对沿海地区风能资源进行全面分析，初步提出具备风能开发价值的滩涂风电场、近海风电场范围及可装机容量，这意味着全国海上风资源评估和规划工作正式拉开了帷幕。

中国近海风能资源研究始于20世纪80～90年代，朱瑞兆、薛珩（1981）利用全国300个气象站的资料计算全国风能资源，指出东南沿海及其岛屿为我国最大风力资源区，有效风能密度≥200W/m2,沿海岛屿载200W/m2以上，有效小时数7000～8000h，有效风力出现时间百分率80～90%。张秀芝（1992）利用1930～1980年船舶气象观测资料和沿岸岛屿站测风资料，计算了中国近海的风能资源，指出海峡台湾风能资源最为丰富，有效风能密度500～650W/m2, 江苏至浙江近海、广东近海350～450W/m2；袁国恩（2003）利用渤海石油平台和沿岸气象站观测资料，分析了渤海和辽宁东部近海风资源；中山大学工学院风资源研究中心（2003）利用数值模式分析了广东沿岸和近海风资源；朱蓉等（2007）利用加拿大的风能资源数值模式WEST模拟了中国陆地及近海风速分布。上述研究为进一步的海上风资源评估奠定了良好的基础。

1.海上风资源评估方法

风资源评估在不同时期其服务的对象和目的不同，其使用的方法是不同的。处于风电开发规划阶段，风资源评估的应用对象主要是政府和管理部门，风资源评估结果是国家宏观决策、行业发展和开发规划的重要科学依据。宏观风资源评估方法不外乎以下几种：

z根据大量的实测资料，使用统计分析方法获得整个国家、省的风资源分布状况及风资源储量。

z利用中尺度数值模式进行高分辨率的模拟计算, 获得整个国家、省的风资源分布状况及风资源储量。

z利用卫星遥感资料，通过统计分析获得整个国家、省的风资源分布状况及风资源储量。

处于风电场开发可行性研究阶段，风资源评估的应用对象主要是风电开发管理和审批部门、风电开发商，其分析结果直接应用于风电场风机布局、风机选型、发电量估计和经济概算。本文主要就近海宏观风资源评估的方法中实测资料统计分析和卫星资料在风资源分析中的应用展开讨论。

2．实测资料统计分析

海上实测资料主要来源于船舶气象观测、石油平台气象观测、浮标、岛屿站气象观测以及科学考察观测，其中石油平台、浮标、岛屿站观测为定点、定时、连续观测，但覆盖区域有限；船舶观测是随着船的行进定时观测，观测多集中在航线附近，是卫星遥感问世之前人们了解大洋天气气候的唯一资料来源。

船舶气象观测资料主要来源于与世界气象组织（WMO）签约的大型远洋船只，观测要素包括气压、气温、海温、湿度、风、浪、船体积冰、天气现象、能见度等。图1为1950-2008年中国近海及毗邻海域1°经纬度网格点上船舶气象观测的次数。可以看到，在主要航线附近观测次数一般在10000次以上，非主要航线多在500-5000之间，从海洋学统计角度看其观测数量的资料分析结果一般认为是可信的。但是在浅水区和某些海域，由于船舶无法到达而观测资料缺乏，观测次数不足100次，这些区域需要广泛收石油平台、浮标、岛屿站观测资料进行补充。

图1 1950-2008年中国近海及毗邻海域船舶观测次数分布

研究表明，海上船舶气象观测约为船甲版（海面以上15～20m，David Parker，2002）以上10米左右，即利用船舶气象观测计算的风能资源相当于海面以上30米高度。本文收集