包头地区风能资源分布特征分析

2009年第5期

内蒙古气象2风能资源的分布特征

2.1表示风能资源的物理量

在风能资源的研究中，常用风能密度W 和平均有效风能密度来表示。

W =1/2ρV 3

(1)

其中：ρ为空气密度，V 为水平风速。

(2)

式中P 是风速在3～20m ·s -1范围的条件分布密度函数。

由于风能的变化主要由风速的变化而决定，文中所用是2005年包头市第三次区划的计算公式，即用第三次区划的风速与第二次区划中的风速比较，

表1

包头地区近30年（1979—2008年）平均风速及最大风速/m ·s -1

包头地区风能资源分布特征分析

文章编号：1005-8656(2009)05-0032-02

蔡文玮，黄炜，白国平，潘新源

（包头市气象局，内蒙古包头

014030）

摘要：利用1979—2008年包头地区各气象站近30年地面观测的风资料，对各地区平均风速、最大风速和风能资源进行了

统计计算，给出了包头各地的平均风速、最大风速和风能资源的分布特征，为包头地区合理开发和利用风能资源提供依据。

关键词:风能资源；特征；分析

包头地区地形复杂，有山脉、丘陵、平原等，特殊的地形地貌，形成了区域性的气候特点，合理开发小气候资源，对促进社会经济的可持续发展，具有重要意义。通过对近30年包头地区气象资料的分析统计，归纳出包头市风能资源的一些分布特征，为合理开发与利用风能资源提供准确的气候背景信息。

1平均风速和最大风速分布特征

表1给出了包头地区近30年（1979—2008年）

平均风速及最大风速统计值。（风速是2分钟的平均风速，最大风速为30年最大）。统计表明，月平均风速全市在2.0～6.0m ·s -1之间，其中市区、萨拉齐和固阳城关为2.0～3.0m ·s -1，其余地区为3.0～6.0m ·s -1。春季的风速比其它季略大一些，夏、秋季是一年中风速较小的时段。年平均风速全市在2.1～4.8m ·s -1之间，市区和萨拉齐最小，仅为2.1～2.2m ·s -1，白云鄂博最大为4.8m ·s -1。1979—2008年包头各地月、年的最大风速资料的统计表明，市区、萨拉齐和固阳城关最大风速为16.7～21.0m ·s -1，其余地区最大风速为25.0～27.3m ·s -1。固阳城关是全市风速最小的地区，为16.7m ·s -1，满都拉最大，为27.3m ·s -1。

由此可见：由于受地形和气候的影响，包头地区平均风速山区比平原地区大，海拔高的地区比低的地区风速大，北部比南部地区风速大。

中图分类号：TK89

文献标识码：B

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2009年第5期内蒙古气象

可方便地确定风能密度的改变量。如果用W表示二次区划的风能密度，用W′表示第三次区划的风能密度，用f表示风速的变化百分比，则风能密度公式可以表示为：

W＝KV3(3) K为系数，认为是一个不变量。

Wˊ＝K[（1-f）V]3

W/Wˊ=V3/[（1-f）V]3(4)所以：Wˊ＝RW(5)式中：R＝(1-f)3(6)经计算，最近30年市区年平均风速减小19%，R=0.53，百灵庙年平均风速减小12%，R=0.68，所以市区和百灵庙风能密度的计算公式为

市区W′＝0.53W(7)

百灵庙W′＝0.68W(8) 2.2风能资源分布

根据公式（7）和（8），并设定3～20m·s-1的频率变化不大，市区的比例关系适用于萨拉齐和固阳，百灵庙的比例关系适用于满都拉，即可求出各地的风能资源见（表2）。

表2包头各地风能资源

从表中数据看出，包头市风能资源丰富的地区在达茂旗境内，大约是南部旗县的3倍。如果安装一台直径4m的风力发电机，风能利用系数按0.3计算，市区年发电量为939kW·h，固阳和萨拉齐不足900kW·h，从经济效益看，风力发电意义不大。显然，在达茂旗境内推广风力发电，开发风能资源是有价值的。

2.3企业测风数据

随着经济的持续快速发展，包头地区用电负荷也呈现飞速发展，能源缺口的问题也将日渐显现，大力发展风力发电项目非常必要。据企业测风塔资料显示：固阳地区10m高度处平均风速为5.2m·s-1，年平均风功率密度为152.9W·m-2；70m高度处平均风速为6.7m·s-1，年平均风功率密度为285.6W·m-2。达茂地区10m高度处平均风速为5.8～6.8m·s-1，年平均风功率密度为243.5～305.0W·m-2；70m高度处平均风速为8.3～8.7m·s-1，年平均风功率密度为523.8～576.0W·m-2，由此可见，达茂旗属于风能资源丰富的地区。

3小结

(1)根据朱瑞兆1983年〔1〕所提出的标准，将年平均风能密度200W·m-2以上地区称为风能丰富区；150～200W·m-2的为风能较丰富区；50～150W·m-2的为风能可利用区。根据这一标准包头市风能丰富区在达茂旗和固阳的北部地区，具有可开采的工业实用价值。

(2)包头市电力设施基础雄厚，为风能资源的开发与利用提供了坚实的基础条件。上述地区风力发电可直接并入蒙西电网，符合国家风能资源的开发与利用的规划要求，对促进包头经济的可持续发展，具有重要意义。

(3)包头北部地域辽阔，气象站点稀疏，风能资料的缺乏，使我们还不能进行全市范围的风能的调查分析，今后需增加风资源观测站点密度，加强对局地风能小气候的研究，进一步促进风能资源的开发与利用。

参考文献：

[1]朱瑞兆，薛桁.中国风能区划[J].太阳能学报，1983（2）:1-4.

[2]杜白石.风能与风能利用[M].西安：西安地图出版社，1997.

[3]张日林.农村风能开发与利用[M].济南：山东科学技术出版社，2009.

Analysis on Distribution Characteristic of Wind Energy Resource

in Baotou

Cai Wenwei,Huang Wei,Bai Guoping,Pan Xinyuan

(Baotou Meteorological Bureau,Baotou014030)

Abstract:Using the wind data of surface observation from weather station of Baotou in recent30years from1979to2008, statistical calculating the average wind speed,maximum wind velocity and wind energy resource,and giving the distribution characteristic of the average wind speed,maximum wind velocity and wind energy resource in every region of Baotou,as well as providing basis for the rational development and utilization of wind energy resources in Baotou region.

Key words:Wind energy resources;Characteristics;Analysis

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