蒼溪縣風(fēng)能資源時(shí)空分布特征研究

楊雷剛 趙周 錢益

摘 要：廣元市政府與中國(guó)大唐集團(tuán)四川分公司簽訂在蒼溪縣亭子口開發(fā)風(fēng)能資源協(xié)議，為了能夠合理利用風(fēng)能資源，避免風(fēng)能資源浪費(fèi)，使風(fēng)電事業(yè)取得理想的效益，客觀評(píng)價(jià)蒼溪縣風(fēng)能資源利用率就顯得很重要。利用蒼溪縣14個(gè)區(qū)域站點(diǎn)和蒼溪基本站2015—2018年的小時(shí)風(fēng)速數(shù)據(jù)，從有效風(fēng)速時(shí)數(shù)計(jì)算各區(qū)域站3年風(fēng)力機(jī)實(shí)際做功，進(jìn)而分析蒼溪風(fēng)能資源時(shí)間和空間的分布特征。

關(guān)鍵詞：風(fēng)能;風(fēng)力機(jī)實(shí)際功率;有效風(fēng)速時(shí)數(shù)

文章編號(hào)：1004-7026（2019）02-0089-02? ? ? ? ?中國(guó)圖書分類號(hào)：R-05;C913.6? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

風(fēng)能資源是一種綠色環(huán)保、可再生的能源，風(fēng)能資源的高效開發(fā)、利用是實(shí)現(xiàn)我國(guó)綠色發(fā)展、節(jié)能減排的重要舉措之一。風(fēng)電作為風(fēng)能資源最有效、廣泛的利用形式，已成為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)性改革的重要抓手。

四川省廣元市風(fēng)能資源豐富，為大力實(shí)施資源轉(zhuǎn)化戰(zhàn)略，加快低碳建設(shè)，2009年5月，廣元市完成了風(fēng)能資源開發(fā)利用可行性調(diào)研。同年6月，完成了部分地區(qū)10 m以下高度的風(fēng)能數(shù)據(jù)觀測(cè)和歷史數(shù)據(jù)資料整理。緊接著完成了風(fēng)能資源數(shù)字模擬、經(jīng)驗(yàn)觀測(cè)等前期工作，提出啟動(dòng)風(fēng)能資源開發(fā)的初步構(gòu)想，并力爭(zhēng)列入全國(guó)和全省風(fēng)能資源開發(fā)利用試點(diǎn)市[1]。

1? 資料與方法

1.1? 資料

評(píng)估所用資料為蒼溪縣2015—2018年14個(gè)區(qū)域站和大監(jiān)站地面10 m高度小時(shí)風(fēng)速資料，用10 min平均風(fēng)速代替小時(shí)平均風(fēng)速。

1.2? 方法

利用蒼溪縣15個(gè)站點(diǎn)2015—2018年的小時(shí)風(fēng)速數(shù)據(jù)，計(jì)算各區(qū)域站3年風(fēng)力機(jī)實(shí)際做功。

風(fēng)力機(jī)實(shí)際功率為[2]：

上式中，K為風(fēng)能利用系數(shù)，一般為0.3～0.4;ρ為空氣密度，ρ=1.225 5 kg/m3;D為風(fēng)輪直徑，m;V為小時(shí)平均風(fēng)速;W為做功，kW·h。

2? 風(fēng)能資源時(shí)空分布規(guī)律

2.1? 有效風(fēng)速時(shí)數(shù)

有效風(fēng)速是指風(fēng)速大于風(fēng)力機(jī)啟動(dòng)風(fēng)速、小于風(fēng)力機(jī)切斷風(fēng)速;啟動(dòng)風(fēng)速是指風(fēng)力機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)速，取小時(shí)平均風(fēng)速3 m/s;切斷風(fēng)速是指風(fēng)力機(jī)的極限風(fēng)速，一般取小時(shí)平均風(fēng)速20 m/s。2015—2018年15個(gè)站點(diǎn)有效風(fēng)速時(shí)數(shù)見表1。

從表1中可以看出，有效風(fēng)速時(shí)長(zhǎng)大于3 000 h的站點(diǎn)有禪林、中土、白橋、文昌、云峰、茶店和五龍，均占總時(shí)長(zhǎng)的12%以上。

2.2? 風(fēng)力機(jī)實(shí)際做功

有效風(fēng)速時(shí)數(shù)多并不能完全說明風(fēng)機(jī)做功就多，在風(fēng)機(jī)利用系數(shù)一定的條件下，有效風(fēng)速內(nèi)，風(fēng)速越大，有效風(fēng)速時(shí)數(shù)越長(zhǎng)，風(fēng)機(jī)做功越多。因此還需計(jì)算風(fēng)力機(jī)實(shí)際做功量。2015—2018年15個(gè)站點(diǎn)風(fēng)力機(jī)實(shí)際做功量見表2。

從表2可看出風(fēng)力機(jī)做功最大的站點(diǎn)是禪林，其次為白橋;從表1可看出有效風(fēng)速時(shí)數(shù)最大的站點(diǎn)是禪林，其次為中土。雖然中土有效風(fēng)速時(shí)數(shù)大于白橋，但是其風(fēng)機(jī)實(shí)際做功遠(yuǎn)小于白橋，可得出中土較小有效風(fēng)速所占時(shí)間較長(zhǎng)。

2.3? 風(fēng)力機(jī)做功時(shí)空分布特征

表1得到有效風(fēng)速時(shí)數(shù)前5站點(diǎn)排名為禪林、中土、白橋、文昌和云峰，表2可得出風(fēng)力機(jī)做功前5站點(diǎn)排名為禪林、白橋、亭子、文昌和中土。綜合表1和表2，表明云峰有效時(shí)數(shù)長(zhǎng)但有效風(fēng)速過小，亭子有效時(shí)數(shù)短但有效風(fēng)速較大，因此云峰和亭子為異常站點(diǎn)排除，可得禪林、白橋、文昌、中土為有效站點(diǎn)，其風(fēng)力機(jī)功率數(shù)隨時(shí)間分布特征。

從禪林、白橋、文昌和中土4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)月風(fēng)機(jī)做功量的時(shí)間分布規(guī)律可知，最大值和極大值均出現(xiàn)在每年4月份附近;從空間分布上看，多集中在蒼溪縣西北部，該區(qū)域平均海拔600 m，地勢(shì)平坦，地形起伏不明顯，受北風(fēng)影響較大。

3? 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)2015—2018年蒼溪15個(gè)站點(diǎn)10 m高度小時(shí)風(fēng)速數(shù)據(jù)分析，可知蒼溪縣風(fēng)能資源豐富的地區(qū)為禪林、中土、白橋一帶，均位于蒼溪縣的西北部，有效風(fēng)速時(shí)數(shù)占全年的百分之12%以上，風(fēng)能最顯著的禪林月平均風(fēng)能在15萬kW以上;第4位的中土月平均也在3萬kW以上。這對(duì)于風(fēng)力發(fā)電選址具有重要參考意義。雖然以目前地面10 m高度的風(fēng)速資料來看，禪林、白橋、文昌和中土是蒼溪縣風(fēng)能資源最多的地方，但是，想要建風(fēng)力發(fā)電站，還需結(jié)合高空風(fēng)資料具體分析各項(xiàng)指標(biāo)，綜合各要素謹(jǐn)慎選址建站[3]。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐凱.四川北大門要建風(fēng)能基地[N].四川日?qǐng)?bào)，2010-04-13（1）.

[2]孫衛(wèi)國(guó).氣候資源學(xué)[M].北京：氣象出版社，2008.

[3]李勇.風(fēng)能資源利用效率評(píng)價(jià)研究[D].吉林：東北電力大學(xué)，2017.