中国风能资源估算小报告

风能工程概论小报告中国风能资源估算

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2014年 3 月 23 日

中国风能资源估算小报告

引言：通过对风能有关知识的学习，我们认识到风能是一种清洁可再生的能源。从古至今，许多国家致力于开发利用风能，创造出了许多风力利用技术。科学、准确地估算我国风能资源储量及其空间分布显得尤为重要。那么，到底是怎么估算的？估算的结果又是如何呢？估算是否精准呢？为了解决心中的这些疑惑，我查阅了相关资料，也摘录了其中的一部分，完成了这篇小报告，与大家分享中国风能资源估算的相关知识。

一、风能的估算

1、估算方法

1.1、风能公式

风能的大小实际就是气流流过的动能，因此可以推导出气流在单位时间内垂直流过单位截面积的风能即风功率为：

式中ρ——空气密度，v——风速，W——风功率，此即惯称的风能密度公式。

1.2平均风能密度和有效风能密度

由于风速是一个随机性很大的量，必须通过一段时间的观测来了解它的平均状况。因此在一段时间内的平均风能密度，可以将风能密度公式对时间积分后平均，即

即该时段的平均风功率密度，即习称的平均风能密度。

对于风能转换装臵而言，可利用的风能是在“起动风速”到“切出风速”之间的风速段，这个范围的风能即通称的“有效风能”，该风速范围内的平均风功率密度即“有效风功率密度”即习称的“有效风能密度”，其计算公式为：

式中v1——起动风速，v2——切出风速P’(v)——有效风速范围内风速的条件概率分布密度函数，其关系为

1.3风能空间分布的估算

根据风的气候特点，过短的观测资料不能准确反映该地的风况，必须有足够长时间的观测资料才有较好的代表性。一般来说，需要有5~10年的观测资料才能较客观的反映该地的真状况。为此，必须进行数量庞大的资料收集和计算。根据我们实际大量计算结果检验表明，在计算风能时可以选取10年风速资料中年平均风速最大、最小和中间的3个年份为代表年份，分别计算该3个年份的风能然后加以平均，其结果与长年平均值十分接近。一地的平均风能密度计算式为：

式中，vi为根据观测记录将风速分成的若干个等级值，入0,1,2,3…m/s,

Ni为相应等级风速vi的出现次数，即累积小时数，N为总次数，即总时数。

根据上述原则我们可统计计算全国900余个气象台站的年平均风能密度值，绘制成全国年平均风能密度分布图。

1.4全国风能储量的估算

首先在全国年平均风能密度分布图上划出10、25、50、100、200W/m2各条等值线。考虑一个单位截面积（如1m2）的风能转换装臵，风吹过后必须经前后、左右各10倍直径距离后能恢复到原来的速度。因此在1km2范围内对于1m2直径叶片风力转换装臵，只能装臵106/(10*10) =104台。对于一个面积为S（单位：m2）平均风能密度为W（单位：W/m2) 的区域，其风能贮量R由下式估算：

为此，我们使用求积仪逐省量取了：<10, 10~25, 25~50, 50~100, 100~200, >200W/m2各等级风能密度的区域的面积Si，然后分别乘以各等级风能密度的代表值Wi，再按计算出每一省的风能贮量。

二、风能估算的结果

2.1、地域分布

就区域分布来看，我国风能主要分布在以下三个地区：

1.“三北”（东北、华北、西北）地区风能丰富带

包括东北三省、河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏和新疆等省/自治区近200KM宽的地带，风功率密度在200-300W/m2以上，有的

可达500W/m2以上，可开发利用的风能储量约2亿KW，约占全国可利用储量的79%。

该地区风电场地形平坦，交通方便，没有破坏性风速，是我国连成一片的最大风能资源区，有利于大规模的开发风电场。但是，建设风电场时应注意低温和沙尘暴的影响，有的地方联网条件差，应与电网统筹规划发展。

2.东南沿海地区风能丰富带

东南沿海受台湾海峡的影响，每当冷空气南下到达海峡时，由于狭管效应使风速增大.冬春季的冷空气、夏秋的台风，都能影响到沿海及其岛屿，是我国风能最佳丰富区。我国有海岸线约1800KM，岛屿6000多个，这是风能大有开发利用前景的地区。

沿海及其岛屿风能丰富带，年有效风功率密度在200W/m2以上，风功率密度线平行于海岸线，沿海岛屿风功率密度在500W/m2以上，如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等，可利用小时数约在7000-8000小时。这一地区特别是东南沿海，由海岸向内陆是丘陵连绵，风能丰富地区仅在距海岸50KM之内。3.内陆局部风能丰富地区

在两个风能丰富带之外，风功率密度一般在100W/m2以下，可利用小时数3000小时以下.但是在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响，风能也较丰富，如鄱阳湖附近较周围地区风能就大，湖南衡山、湖北的九宫山、河南的嵩山、山西的五台山、安徽的黄山、云南太华山等也较平地风能为大。

2.2 我国风能储量估算结果

我国风能总贮量（10米高度层）为322.6*1010W，这个贮量为“理论可开发总量”。全国风能实际可开发量为2.53*1011W。在计算中我们取值时考虑偏保守一点的，因此实际蕴藏量可能比这一估计值还要大些，即使如此，这一数字仍相当于我国目前发电总装机容量。可见我国风力发电作为电力行业一个新的方面军，是具有很大潜力和很强的生命力的，必将成为未来能源结构中一个举足轻重的重要组成部分。