2015年中國太陽能風(fēng)能資源盤點(diǎn)
來源:中國氣象報(bào) | 0評論 | 4686查看 | 2016-02-20 17:44:40    
  編者按:風(fēng)能資源是氣候資源的一種。自古埃及人用風(fēng)能驅(qū)動(dòng)尼羅河上的帆船至今,風(fēng)能資源一直是人們孜孜以求的新能源使用方式之一。

  作為新能源,太陽能資源與風(fēng)能資源一樣,是我國大力發(fā)展的資源之一。隨著這些資源的不斷開發(fā)利用,氣象因素越來越突出,對此,開展評估工作則顯得更為重要。本文圍繞2015年太陽能與風(fēng)能資源評估情況,分析結(jié)果、展望發(fā)展,以饗讀者。

  太陽能篇

  多云日數(shù)增多致太陽能年輻照量跌至10年來最低

  中國氣象局風(fēng)能太陽能資源中心正研級(jí)高級(jí)工程師申彥波告訴記者,2015年全國陸地表面平均的水平面總輻射年輻照量為1476.1千瓦時(shí)/平方米,比2004年至2013年的平均值偏少24.8千瓦時(shí)/平方米,成為2004年以來的歷史最低值。

  太陽能資源呈現(xiàn)出地區(qū)性差異較大,總體呈現(xiàn)高原、少雨干燥地區(qū)大,平原、多雨高濕地區(qū)少的特點(diǎn)。青海大部、西藏中西部、甘肅西部、內(nèi)蒙古西部,新疆東部水平面總輻射年輻照量超過1750千瓦時(shí)/平方米,成為太陽能資源最為豐富的區(qū)域;而四川東部、重慶、貴州中東部、廣西北部、湖南地區(qū)水平面總輻射年輻照量不足1050千瓦時(shí)/平方米,屬于太陽能資源一般區(qū)。

  從全國及各省水平面總輻射年輻照量距平分布看,除海南省偏高5%以上、云南東部偏高3%以上外,全國大部分地區(qū)與常年持平或明顯偏低,其中新疆北部、黑龍江大部偏低3%以上,貴州東部、湖南、江西、福建等地偏低5%以上,浙江偏低最多超過10%。

  在多云日數(shù)的變化圖上,記者看到,去年全國大部地區(qū)云量增多,月平均多云日數(shù)12天,比常年平均值偏高約7.2%。氣候?qū)<曳治稣J(rèn)為,影響太陽能資源的因素較多,除云和氣溶膠兩大主要原因外,水汽、大氣成分和太陽活動(dòng)等均可能產(chǎn)生影響。

  太陽能資源開發(fā)與利用分布呈現(xiàn)出地區(qū)差異大特點(diǎn)

  客觀、準(zhǔn)確的太陽能資源評價(jià)是進(jìn)行光伏發(fā)電建設(shè)的重要保障,它直接關(guān)系到項(xiàng)目立項(xiàng)、設(shè)備選型以及項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性分析。據(jù)申彥波介紹,建立基于衛(wèi)星與地面實(shí)測結(jié)合的太陽能資源計(jì)算方法,以及光伏電站最佳傾角、斜面輻射、發(fā)電量氣候折減等關(guān)鍵指標(biāo)分析技術(shù),能夠廣泛用于光伏發(fā)電工程服務(wù)。

  固定式光伏發(fā)電可利用的太陽能資源是光伏組件按照最佳傾角放置時(shí)能夠接收的太陽總輻射(簡稱最佳斜面總輻射)。2015年,全國平均的最佳斜面總輻射年輻照量為1710.2千瓦時(shí)/平方米,較2004年至2013年平均值偏少63.2千瓦時(shí)/平方米,相對偏低3.69%;全國平均的固定式光伏電站的首年利用小時(shí)數(shù)為1368.2小時(shí),較平均值偏少50.5小時(shí)。

  在全國最佳斜面總輻射及光伏發(fā)電首年利用小時(shí)數(shù)空間分布圖上,記者看到,2015年,我國東北、華北、西北、西南大部及海南最佳斜面總輻射年總量明顯多于我國東南部地區(qū)。

  實(shí)際上,太陽能資源開發(fā)利用前景巨大、需求迫切。申彥波告訴記者,太陽能資源開發(fā)利用與氣象條件密切相關(guān),對服務(wù)技術(shù)能力的要求也更加嚴(yán)格。在太陽能發(fā)電總體開發(fā)規(guī)劃編制和電場建設(shè)選址前,太陽能資源調(diào)查評估是一項(xiàng)必不可少的工作,從而可以獲取電場擬選址地、計(jì)劃開發(fā)規(guī)模、開發(fā)優(yōu)先順序等資源開發(fā)利用建議;開展發(fā)電功率預(yù)測是解決電場運(yùn)行中功率波動(dòng)性問題的主要技術(shù)手段,功率預(yù)測需要發(fā)展建立高時(shí)空分辨率且穩(wěn)定運(yùn)行的精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)技術(shù)體系;臺(tái)風(fēng)、雷電、高溫、大風(fēng)沙塵等氣象災(zāi)害和高影響天氣會(huì)直接影響電場的安全運(yùn)行,也直接決定電站建設(shè)的前期抗氣象風(fēng)險(xiǎn)能力設(shè)計(jì)、設(shè)備選型。這些都需要對相關(guān)氣象災(zāi)害和高影響天氣開展風(fēng)險(xiǎn)評估和預(yù)報(bào)預(yù)警。

  據(jù)記者了解,目前,氣象部門評估技術(shù)方法和分析報(bào)告已得到神華、華電、三峽、中廣核等集團(tuán)風(fēng)能太陽能發(fā)電公司高度認(rèn)可,并被部分企業(yè)采納為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),取得了很好的服務(wù)效益。


  這個(gè)看起來像雞蛋一樣的未來派建筑可以說是世界首個(gè)真正獨(dú)立的便攜式房屋。這個(gè)房屋能夠?yàn)閮蓚€(gè)成人提供緊湊式住宿空間。在太陽能和風(fēng)能的驅(qū)動(dòng)下,使用者可以享用溫暖的床鋪以及熱乎的餐食。

  風(fēng)能篇

  風(fēng)速正常稍偏小風(fēng)能資源接近常年均值

  “利用全國氣象臺(tái)站2004年至2015年地面觀測資料,我們統(tǒng)計(jì)分析了2015年我國陸地10米高度的風(fēng)速特征,全國地面10米高度年平均風(fēng)速較近十年(2004年至2013年)均值偏小0.52%,屬正常稍偏小年景?!敝袊鴼庀缶诛L(fēng)能太陽能資源中心高級(jí)工程師周榮衛(wèi)說,“風(fēng)能資源呈現(xiàn)出分布不均,地區(qū)差異性大的特征,上海、江蘇、山東、天津、浙江、北京等6?。ㄊ校┠昶骄L(fēng)速偏小5%以上,西藏、重慶明顯偏大?!?/div>

  據(jù)全國風(fēng)能資源高分辨率數(shù)值模擬數(shù)據(jù)(2014)顯示,全國陸面70米高度年平均風(fēng)速均值為5.6米/秒。周榮衛(wèi)說:“2015年,我國平均風(fēng)速大于5.0米/秒的分布區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大,東部沿海大部分地區(qū)、山東大部、華東、華南、華中及西南等部分山區(qū)的平均風(fēng)速也可達(dá)到5.0米/秒?!?/div>

  2015年,全國年平均風(fēng)功率密度大值區(qū)主要分布在我國的三北地區(qū)、東部沿海地區(qū)以及青藏高原、云貴高原和華南山脊地區(qū)。年平均風(fēng)功率密度超過300瓦/平方米的區(qū)域主要分布在三北地區(qū)、青藏高原和云南的山脊地區(qū)。這是記者從2015年全國陸地70米高度風(fēng)功率密度圖譜上獲悉的。

  據(jù)周榮衛(wèi)介紹,2015年與2014年相比,除了西藏、云南、上海、新疆、江蘇5省(區(qū)、市)年平均風(fēng)速和年平均風(fēng)功率密度有不同程度減小外,其他?。▍^(qū)、市)有不同程度的增加,且多數(shù)省(區(qū)、市)年平均風(fēng)速距平百分率增加超過1%,年平均風(fēng)功率密度距平百分率增加超過3%。

  從各?。▍^(qū)、市)發(fā)電量變化來看,多數(shù)地區(qū)與常年持平,上海、山東、黑龍江偏小1%以上,其中,上海偏小達(dá)到3.7%;而西藏、遼寧偏大1%以上。

  冷空氣偏弱、臺(tái)風(fēng)偏少是主因

  風(fēng)速是影響風(fēng)能開發(fā)利用的重要因子,一個(gè)地區(qū)風(fēng)資源的豐富程度直接跟當(dāng)?shù)爻D甑娘L(fēng)速大小息息相關(guān)。

  “冷空氣頻次偏少、強(qiáng)度偏弱是主要原因?!敝軜s衛(wèi)說。

  根據(jù)國家氣候中心統(tǒng)計(jì),2015年影響我國的冷空氣共16次,比常年平均(2004年至2013年)偏少4.6次;其中寒潮和強(qiáng)冷空氣比常年平均偏少2.0次,淮河以北地區(qū)寒潮和強(qiáng)冷空氣偏少1.7次;淮河以南地區(qū)寒潮和強(qiáng)冷空氣偏少0.3次。

  風(fēng)速對風(fēng)能開發(fā)利用的影響顯而易見,而臺(tái)風(fēng)則像是一把雙刃劍,對風(fēng)電場的影響利弊兼有,強(qiáng)度較弱的熱帶氣旋以及其外圍環(huán)流影響的區(qū)域,可以給風(fēng)電場帶來較長的“滿發(fā)”時(shí)段(風(fēng)力機(jī)以額定風(fēng)速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)段),而對華南沿海一帶的風(fēng)電場來說,強(qiáng)度較強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)可能給風(fēng)電場帶來極大破壞。2014年,“威馬遜”正面襲擊勇士風(fēng)電場,給風(fēng)電場帶來毀滅性的影響。整個(gè)風(fēng)電場幾乎被吹倒,現(xiàn)場13臺(tái)風(fēng)機(jī)倒掉,另有5臺(tái)風(fēng)機(jī)完全損壞(葉片破裂、發(fā)電機(jī)掉落、機(jī)艙被揭開),無法運(yùn)行。

  2015年,在我國登陸的熱帶氣旋共6個(gè),分別是強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“燦鴻”“蘇迪羅”“杜鵑”和“彩虹”、臺(tái)風(fēng)“蓮花”和強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“鯨魚”?!芭c常年平均(7.2個(gè))相比,2015年臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)明顯偏少,強(qiáng)度偏強(qiáng)。”周榮衛(wèi)說。

  此外,空氣密度和溫度也是影響風(fēng)能開發(fā)的重要因子。以空氣密度為例,如果一個(gè)地區(qū)風(fēng)速很大,但是空氣比較稀薄,那么風(fēng)所蘊(yùn)含的能量就會(huì)降低,也就是說風(fēng)大但是風(fēng)無力。溫度對于風(fēng)能發(fā)電組件來說至關(guān)重要。在低溫地區(qū),就需要特定的風(fēng)能發(fā)電組件來工作,確保發(fā)電組件有很好的低溫?cái)U(kuò)展性和適應(yīng)性,從而保證低溫地區(qū)風(fēng)力利用達(dá)到預(yù)期效果。

  風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展需加強(qiáng)科學(xué)研究

  隨著我國風(fēng)能資源利用的快速發(fā)展,氣象服務(wù)的重要性逐漸顯現(xiàn)出來。氣象災(zāi)害直接影響風(fēng)電設(shè)備安全,氣象服務(wù)評估對風(fēng)電場選址、風(fēng)電機(jī)組選型、風(fēng)電場安全運(yùn)營都具有重要指導(dǎo)意義。因此,有必要研究氣候變化背景下風(fēng)速和極端風(fēng)速的變化,進(jìn)而探討氣候變化對風(fēng)電場發(fā)電量的影響及對設(shè)備的危害。

  
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