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风能作为一种洁净的、可再生的新能源,具有其它能源不可替代的环境优势,是目前最具开发前景的新能源之一。江苏省社会经济的快速发展对能源有了更大的需求,开展江苏省的风能资源评估,开发风能发电,将是缓解江苏省能源短缺的重要途径。本文基于中尺度非静力气象模式MM5模式,利用每日四次的NECP/NCAR(美国国家大气研究中心)可再分析资料,采用如下参数化方案:显式湿方案采用简单冰相方案、积云参数化方案采用Grell方案、行星边界层参数化方案采用MRF方案、辐射参数化方案选择Cloud云方案、大气辐射的计算每30分钟调整一次、采用五层土壤温度模式。模拟得到2006年1月-12月全年风场,通过计算得到地面以及离地面不同高度的风功率密度分布,并根据盐城大丰的三个测风塔资料,分析对比验证风能模拟结果,明确了整个研究区域的风能状况。并在分析江苏省发展风电的地质条件和开发风电的环境影响的基础上,评价了江苏省风电发展的环境价值和环境效益。主要结论如下:
(1)模拟分析江苏省2006年全省风能的时空分布特征。结果表明:高度增加,风能逐渐增加;沿海地区风能较大,并向内陆逐渐递减,离海岸线相同距离的不同地区风能变化基本相似,沿海岛屿和沿海地区属于风能较丰富地区;通过季节变化分析得出,江苏省的风能有季节变化特征,总体特征是冬春季节较大,夏秋季节较小。从评估的结果得出,江苏省沿海地区风能资源丰富,开发潜力巨大。
(2)根据江苏省沿海城市盐城大丰市的竹港1#、2#、川东测风塔的实测资料开展的分析表明,竹港1#塔月平均风速在5.2-7.5m/s之间变化,风功率密度变化范围为108-348W/m2,竹港1#塔70m、50m、30m、10m年平均风功率密度分别为248.99 W/m2、207.94W/m2、152.34W/m2、76.45W/m2,有效风小时数都达到5000小时以上,得出该地的风能资源属于第三等级,总体上属于风能资源丰富区域。通过对日平均风速实测值和模拟值的对比可以发现,模拟场和实测场的分布形态非常相似,模拟场能够较好的反映实测场的时间分布。但由于下垫面等因素影响,模拟值略大于观测值。
(3)从风电开发的地质环境、环境影响、环境效益方面进行了分析探讨。从地质构造、地面稳定性、地基稳定性以及地下水文状况进行了初步分析;分析了风电场建设所带来的环境影响,并提出了相关的环境保护对策;估算了江苏省2006-2008年风电节能效应的年度净收益。2006年风电节能净收益达19143万元,2008年达到114858万元,为2006年的6倍,增长速度较快。另外,还估算了省内风电对有害物质减排的环境价值,通过定量计算表明风电开发具有可观的环境效益。