湖北区域风能资源开发潜力综合分析.pdf

年第 期 水电与新能源 第 卷.:././.收稿日期:作者简介:胡 威男助理工程师主要从事抽水蓄能电站、新能源前期规划工作湖北区域风能资源开发潜力综合分析胡 威王 琳(上海勘测设计研究院有限公司湖北分公司湖北 武汉)摘要:利用湖北区域 年 个气象台的风速、月平均气温、大气压等观测资料分析了区域风能资源及其分布特征估算了该区域风能资源开发潜力并从风电的技术、趋势、政策等角度提出了开发建议和对策 湖北大部分地区处于风能资源可利用区开发潜力为 万“十四五”期间的风电将会加快速度大规模发展同时因地制宜建设风光水储综合发电系统可有效提高区域内资源利用率和投资效益关键词:湖北区域风能资源风速开发潜力中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.):.:风能是一种清洁、低碳的可再生能源有着巨大的发展潜力研究表明风能资源的储备量十分丰富年均技术可开发量约为.其储量相当于 年全球发电量的 倍若能充分利用和开发风能资源可有效缓解能源压力和生态环境污染问题 对我国而言风力发电起步较晚但经过 年的高速发展已成为世界上风电装机容量最大的国家“十三五”期间我国风电累计装机.亿 并网发电量达.亿 以上风电已成为我国继火电、水电后的第三大能源 随着碳达峰、碳中和目标的提出未来风电项目在我国能源清洁能源体系中的比重也会越来越大成为不可替代的一份子湖北省地处中部内陆缺煤、少油、乏气是省内能源现状虽然区域内水能资源丰富但大多数已开发完毕为了满足日益剧增的能源消费需求必须充分利用省内风能、太阳能等可再生能源 在华中四省中湖北区域内风能资源相对较为丰富开发潜力巨大经过“十二五”、“十三五”时期的发展湖北省风电装机容量已达到 万 以上“十四五”时期为了响应国家提出的双碳目标在风能等新能源发展空间上又提出了更高的要求因此有必要对湖北区域内风能资源进行分析综合比较不同区域内的开发潜力提出科胡 威等:湖北区域风能资源开发潜力综合分析 年 月学合理的开发建议和对策可为湖北省风电规划发展提供依据 湖北区域风电发展现状湖北区域包括武汉、宜昌、襄阳、黄冈、随州、荆门、荆州、黄石、十堰等 个市区截止到目前为止风电累计装机规模占比不大但风电发展速度日益加快图 为湖北区域 年 年风电装机规模变化趋势 年湖北区域风电 装 机 容 量 仅 有.万 经过“十二五”时期的发展 年风电装机容量达 万 风电年均增长率为.“十三五”时期湖北省不断提升能源供给能力优化能源结构大力发展风电太阳能等新能源截止到 年湖北省电力装机总量达 万 其中新能源装机达到 万 风电装机为 万 年均增长率为.是 年风电装机容量的.倍同时在“十四五”规划阶段湖北区域计划新增新能源装机 万 其中新增风电装机 万 到 年全省风电累计装机规模达 万 图 年湖北区域风电装机规模变化趋势 湖北区域风能资源分析.数据来源及计算方法本文风能资源评估数据来源于湖北省境内 个气象台站 年地面观测资料包括风速、风向、月平均气温、大气压等数据依据风电场工程风能资源测量与评估技术规范(/)对数据进行合理性检验对不符合检验标准的数据予以剔除再初步计算湖北区域的平均风速、有效风速小时数以及年平均风功率密度具体计算方法如下:)平均风速()式中:为平均风速 为平均风速计算时段内风速序列个数为风速观察序列)有效风速小时数 统计出代表年测风序列中风速在 /之间的累计小时数)平均风功率密度 风功率密度是气流在单位时间内垂直通过单位截面积的风能 ()式中:为平均风功率密度/表示在观测时段内的记录数为第 次记录的风速值/为空气密度/.年平均风速分析了湖北省不同区域的年平均风速分布特征从图 中可以看出湖北区域地面 高度年平均风速在./之间整体平均风速为./从空间分布上看 年平均风速中湖北区域东部整体上大于西部平均风速最大值区分布在鄂北的随州、孝感、荆门及黄冈东部等地上述区域风速普遍在./以上由于该地区整体山脉海拔较低且山体较为破碎导致出现了与主导风向一致的南北向通道因此该地区风速相对较大特别是汉江中游一带包括大悟、安陆等地区年平均风速均在./以上而平均风速低值区则出现在恩施、神农架、十堰、宜昌等地普遍在./左右从地形上看鄂西地区部分山脉较高山势基本上呈东西走向对南北向的气水 电 与 新 能 源 年第 期流形成明显的阻挡作用因此年平均风速大多较低图 年湖北区域地面 高度年平均风速分布.年有效风速时数及风功率密度湖北区域年有效风速时数最大值出现在荆门市为 孝感、黄冈、随州等地在 之间鄂东部分地区在 江汉平原荆州、潜江、仙桃等地为 其余测站大多在 详情见图 湖北地区年平均风功率密度分布与年平均风速分布基本一致年平均风功率密度最大值为/出现在孝感市随州、荆门等地风功率密度也在 /之间其余地区均在/以下鄂西地区风功率密度较小大部分在/以下图 湖北区域年有效风速时数和风功率密度变化趋势.风能资源开发潜力分析依据我国风能资源区划分标准以年平均风功率密度以及年有效风速时数为指标将湖北区域划分为风能资源丰富区、较丰富区、可利用区和贫乏区 依据上述分析可以得出湖北区域没有风能资源丰富区咸宁、孝感、荆门、随州处于风能资源较丰富区该地区年平均风功率密度在 /以上有效风速时数也均在 以上 大部分地区位于风能资源可利用区像荆州、潜江、仙桃、黄冈等地从鄂北到江汉平原以及鄂东地区都处于冷空气南下通道上具备风能资源开发的潜力该地区年平均风功率密度在 /左右年均有效风速时数在 左右 鄂西地区部分区域处于风资源贫乏区像恩施、神农架等地的河谷盆地以及低山丘陵地区该地年平均风速大都较小年平均风功率密度以及有效风速时数都在 /、以下风能资源可利用性较小根据气象局风能资源调查结果我国风资源利用面积达 万 技术开发潜力达.亿 其中湖北区域风能资源开发潜力为 万 从目前湖北各地区已开发规模来看(图)随州、孝感、咸宁装机容量为、万 开发潜力为、万 分别是 年装机容量的.、.、.倍具有较大的开发潜力其他地区像荆门、黄石、鄂州、襄阳等地开发潜力均在 万 之间在后续风能开发过程中应针对开发潜力较大的区域进行合理的开发利用 湖北区域风能资源开发建议与对策)风能资源观测网 湖北区域地域广阔现有风电资源考察点十分有限若不能对风能资源精确勘察胡 威等:湖北区域风能资源开发潜力综合分析 年 月图 湖北区域风能资源开发潜力的话在一定程度上会限制风电项目发挥正常的社会效益和经济效益从而影响风电产业化的发展因此有必要对湖北区域的风能资源进行详细的摸排调查建立湖北区域风能资源观测网除了针对海拔较高的山地展开调查外湖岛及沿湖地带包括江汉平原的广大湖区都是观测的重点江汉平原湖泊众多地势较为平坦冬夏两季的气流都可由北部通道直入江汉平原地区加上湖泊水面摩擦力较小造成该地区更容易形成丰富的风资源 通过对测风数据进行整理归纳在现有基础数据上应结合数值模型研究进一步开展风资源评价工作逐步形成合理可靠的风能资源观测网)低速风机技术 湖北地区风能资源较为丰富但大部分地区平均风速相对偏低年均风速仅为./进行大规模开发时应选择低速风机技术该技术可在较低风速条件下使得风机达到额定功率目前低风速风机可适用于年均风速达 /的地区在一定程度上扩大了低风速地区的利用范围 近年来随着风电技术的发展风机控制策略和智能化水平不断提升制造成本不断降低我国平原地区低速风机的建设迎来了高峰期风电项目建设逐渐由“三北”地区向中东南部转移 同时应用低速风机技术对增加风机塔筒高度和叶片长度也提出了更高要求制约了低速风机技术在湖北地区大规模应用在后续工作中针对这一问题应重点解决)风光水储一体化 年 月国家发改委、能源局印发的“十四五”现代能源体系规划中提出积极推进多能互补的清洁能源基地建设优先实施“风光水(储)”、“风光火(储)”等多能互补工程该工程可有效提升新能源的消纳能力和能源利用率使电力系统的运行更安全稳定 湖北区域内风能以及太阳能资源较为丰富但最为丰富的是水力资源年均水资源总量达.亿 水力资源居全国第 位结合湖北区域内资源条件和能源特点因地制宜建设风光水储的综合发电系统可有效提高区域内资源利用效率和投资效益 目前湖北区域内已开始试点建设多个风光水储基地面对风光水储一体化的发展合理配比风电、光伏、水电、储能装机容量以及输送配比是下一步重点解决的问题)风电发展的政策机制 湖北省能源发展“十四五”规划中提出要大力发展风电、光伏等新能源有序推进集中式风电项目以及分散式风电项目开发等一系列举措 但实际上我国风电产业服务体系尚未完善风电技术标准、产品认证、系统设计等方面都比较薄弱且相关政策尚未实施虽然已有一些风电项目的投资税收和信贷优惠政策但政策的实施效果并不明显部分风电项目仍处于亏损状态不能起到激励风电产业发展的目的 因此制定适合风电产业发展的政策机制给予企业优惠的扶持政策是支持风电产业可持续化发展的重要条件同时应当借鉴国外优秀的风电发展经验实行“绿色配额”或采用风电特许权政策以降低投资者的风险 结 语本文通过分析湖北区域风电发展现状以及风能资源条件研究得出湖北区域整体风速不大年均风速为./风能资源开发潜力为 万 咸宁、孝感、荆门、随州等地处于风能资源较丰富区该地区(下转第 页)水 电 与 新 能 源 年第 期打磨以免表面粗糙度过大和 型密封圈摩擦造成密封圈损坏图 轴承座密封图 新轴承座密封 结 语针对水电站技术供水滤水器频繁出现的缺陷进行分析对滤水器转轴加装转动装置设计了轴承座并增加 型密封组套彻底解决了主轴磨损异常摆度造成噪声密封渗漏的根本原因改造方案费用低易于实施保证了设备安全稳定运行参考文献:刘春雷.水电站技术供水系统运行风险及控制措施分析.黑龙江水利科技 ():李德银 莫祖凤 郭人维.全自动排污滤水器在三峡地下电站中的应用.水电与新能源 ():林昌杰 吴沈军 陈琦.低水头水电站技术供水几个问题的探讨.浙江水利科技 ():李斌 周小建 阮凡 等.浅析锦屏二级水电站投产以来技术供水滤水器常见问题与处理措施.水电与新能源():胡小刚 陈立 向锡顺 等.一种技术供水滤水器转轴转动装置:.胡小刚 陈立 李同芳.一种技术供水滤水器密封装置:.(上接第 页)年平均风功率密度在 /以上有效风速时数在 以上开发潜力均在 万 以上大部分地区处于风能资源可利用区如荆门、黄石、鄂州、襄阳等地开发潜力均在 万 之间而鄂西地区部分区域处于风资源贫乏区像恩施、神农架等地的河谷盆地以及低山丘陵地区风能资源可利用性较小此外本文还从风电的技术、趋势、政策等角度提出了湖北区域未来风电开发建议和对策“十四五”期间在政策的驱动下湖北区域风电将会加快速度大规模发展同时应结合区域内资源条件和能源特点建设风光水储的综合发电系统可有效提高区域内资源利用效率和投资效益参考文献:蔡继峰 胡高硕 石浩.国内外风能资源评估标准研究综述.风能():.:.:/风电场工程风能资源测量与评估技术规范王必强 陈正洪 孙朋杰 等.湖北省风电场大风速段风资源特征分析.可再生能源 ():中国气象局风能太阳能资源评估中心.中国风能资源评估().北京:气象出版社 熊锦民.我国风力发电产业发展现况及展望.科技创新导报 ():张自宽 从翔宇 张箭.云南省低风速、分散式风电场开发经验/全国风力发电技术协作网 中国电力企业联合会.全国风力发电技术协作网第六届年会.太原:谢国辉 何永胜 王卿然.中国东中部地区风电发展前景分析.中国电力 ():张熠 薛雯文 王先甲.基于熵权云模型的湖北省水资源可持续性评价.水电能源科学 ():孙金凤 刘清志 解忠刚.东营市风能资源开发利用分析及对策研究.华东电力 ():