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【摘 要】:本文详细介绍了青海省风能资源特点,主要通过风向、风速、风压等方面进行了叙述,通过青海省风资源状况和各风电场区域规划,为指导青海省风能开发利用提供了重要的技术保障和参考价值。
【关键词】:风资源 风速 风功率密度 风能资源
【中图分类号】:TK0 【文献标识码】:A
1 青海省风能资源特点
1.1风向、风速
青海的主导风向,海西州大部分地方为偏西风,但冷湖、德令哈为偏东风,香日德、都兰为东南风;唐古拉山和玉树州以西风为主;果洛州风向最为复杂,玛多、久治多东北风,大武、班玛多偏北风,达日多西风,东北风也占很大比例;海北州的托勒西北风多,刚察北风为主,祁连多东南风;黄南州东北风多,泽库多西北风;海南南部西北风多,北部的共和以北风为主,江西沟受青海湖水体和山脉影响(山谷风与湖陆风叠加)以南风为主。
全省年平均风速在1.0~5.1m/s之间。风速最大的地区是柴达木盆地和唐古拉山,年均风速在4.0m/s以上。其中,芒崖达到5.1m/s,五道梁达到4.5m/s,祁连山区到青海湖之间风速一般在3~4m/s,泽库与循化超过3m/s,年平均风速最小的地区是玉树州所在地结古镇,只有1.1m/s。全省上半年风速大,下半年风速小,春季风速最大,在2~6m/s之间。
1.2风压
青海平均风速虽然不小,但由于海拔高,空气密度小,风能密度相对较小。全省风压在0.1~0.5 kN/m22之间,气象站风压最大的地方是冷湖,为0.48 kN/m2;次大区在柴达木盆地中部的诺木洪到黄河源头玛多之间,为0.35~0.44 kN/m2;唐古拉山与青海湖区及黄南州的河南县也是风压较大区,一般大于等于0.35 kN/m2,河南县达0.41 kN/m2。风压最小的地方是玉树州最南边的囊谦,仅0.10 kN/m2;青海湖以东和柴达木盆地格尔木至小灶火间、德令哈至乌兰间是三个风压相对的小值区,小于等于0.20 kN/m2,德令哈、乌兰、西宁、乐都、尖扎为0.13~0.14 kN/m2。
1.3大风、沙尘暴天气
青海省风速大于等于17m/s的大风出现频繁,大部门地区年大风日数都在50d以上,青藏高原上的大风日数远比同纬度其它地区多。其中,唐古拉山的平均大风日数达到120d以上,五道梁达136.3d,沱沱河达168.2d,芒崖达124.6d,柴达木盆地的冷湖及其以西与祁连山区至青海湖的大风日数都在50d以上,果洛州中部的大武至达日间年平均75d以上,达日达到81d。玉树州大风日数年不到40d。海北州东部、海东地区、黄南州泽库以北、海南州的贵德与贵南等地年均大风日数在30d以内,尖扎、民和只有4~5d。青海省五十年一遇的最大风速之超过30.0m/s的站点有7个,他们是沱沱河、五道梁、冷湖、诺木洪、江西沟、河南和察尔汗,五十年一遇最大风速值出现在沱沱河,为35.0m/s。
沙尘暴是由于强风将地面大量沙尘吹起使空气很浑浊,水平能见度小于1.0km的一种天气。统计1961~2000年青海的大风、沙尘暴日数表明:以刚察为中心的青海湖地区和青海西南部的五道梁、沱沱河为沙尘暴最高值,平均每年在13次以上,低值区在海东、黄南北部地区、祁连山区及玉树地区,平均每年在1次左右。近40年来青海大风日数呈减小趋势,使沙尘暴天气的出现次数也随之减少。
1.4风速的时间变化
1)风速日变化:风速具有明显的日变化规律,通常是午后大,午夜至清晨小。日最大风速多出现在15:00~17:00时,日最小风速在日出前后,这种规律晴天较阴天明显,但遇有强烈天气系统过境时,也常被扰乱和掩盖,而且各地不但最大风速和最小风速的出现时间不同,而且最大风速和最小风速之差也相差甚大。
2)风速年变化:形成风速年变化的因素比较复杂,年变化曲线表现的形式也不尽相同。青海省大部分地区的年最大风速出现在春季(3~5月),但盆地中部和玉树州西部等局部地区却出现在6月和2月,年最小风速,盆地、海北州、海南和黄南两州北部以及西宁地区出现在冬季(12~1月),其余地区出现在夏秋季。
3)风的阵列,近地面层的风一般都带有阵性。所谓阵性就是风向摇摆不定,风速时大时小的现象。由于风的阵性影响,风能自然也时起时伏,不断改变,而风力机的输出功率也必然忽大忽小地波动。风的阵性对风力机是不利因素。风的阵性也有其变化规律,在一日之中通常午后风阵性最大,一年之中夏季较为明显。
4)风速的年际变化,为了分析逐年之间风能资源的稳定性,还必须掌握风速年际之间的变化状况。
1.5风速的频率分布
为了全面反映风速的变化规律和准确地进行风能潜力计算,必须掌握风速频率分布的状况。
1.6风能资源的地理分布和时间分布
1)风能可用时间的地理分布和时间变化
a)风能可用时间的地理分布
青海省风能可用时间地理分布的特点是:西部多,东部少。青南高原中西部、柴达木盆地以及环湖地区,风能可用时间频率都在50%以上,全年时数超过4000h。如芒崖、五道梁和察尔汗风能可用时间频率在60%以上,时数分别达4820h、5213h和5380h。海东地区以及玉树和果洛两州南部少数谷地,风能可用时间频率小于30%,全年时数小于2500h,但这类地区面积很小,不足全省面积的10%。
b)风能可用时间的时间变化
风能可用时间也有明显的日变化和年变化规律。一日之中,午夜至凌晨风能可用时间少,午后至傍晚风能可用时间多。年变化以风能可用时间频率表示,频率最多的月份,冷湖、察尔汗和玛多出现在6~7月,五道梁出现在1月,其余地区均出现在3~5月,频率最少的月份,盆地西部、果洛州西部,黄南和海北两州以及环湖地区都出现在11~1月,其余地区出现在8~9月。对风能利用而言,以出现频率高、相对变化小对风能利用有利。 2) 年平均风功率密度的地理分布和时间变化
a)年平均风功率密度的地理分布
可用风能的地理分布与风速的地理分布相对应。风能储量最大的地区在柴达木盆地、青南高原西部和环湖地区,其中唐古拉山地区的沱沱河年平均风功率密度高达104.9 W/m2,五道梁达95.6 W/m2;柴达木盆地的冷湖、察尔汗、芒崖的整体年平均风功率密度均在80.0 W/m2以上;青海湖西南部的茶卡、江西沟在65.0 W/m2左右。风能储量最小地区在海东地区以及玉树和果洛两州的东南河谷地带,可用风功率密度小于30.0 W/m2。
b)年平均风功率密度的时间变化
风能的时间变化主要是由风速的时间变化决定的。虽然空气密度的改变也会影响风能值,但就一地而言,空气密度的变化很小,其量级变化较小,对风能的影响很小。
青海省风能的日变化,年变化都比较明显,其变化趋势与风速变化趋势相一致。风能在一日中,是午后至傍晚大,午夜至清晨小。一年中风能最大的季节,盆地中部是6~7月,其余地区是2~5月,风能最小季节,除盆地中部,海南北部和西宁市出现在11~1月外,其余地区都在7~9月。从风能密度日变和年变曲线来看,各地的振幅和位相都相差甚多。从风能利用来看,平均风能愈大,变幅愈小愈有利。
c)风能方向频率分布
青海省风能方向频率比较集中,主要集中在西风偏北方向上,其他方向上的频率相对较小。如芒崖站WNW、NW、NNW三个方向上的频率之和高达80.0%;沱沱河站WSW、W、WNW三个方向上频率之和达73.8%,W一个方向上的风能频率就达41.4%。可见青海省主要风能区的风能主要来自于西北方向。
2 风能资源
2.1 海拔高度对风能的影响
在分析研究风能能资源的潜力和特征时,国内外都采用“风能密度”这个指标值。风能密度,是指在单位时间内,通过单位截面积的空气流(风)所具有的动能。它的单位是W/m2。这里需要指出,高海拔地区空气密度小,由于空气密度随海拔高度增高而减少,在同样风速条件下产生的风能密度较低海拔地区小。高海拔对风能资源具有负面影响。
2.2 风能资源储量及分布
青海省评价区域总面积为:72.23万km2。青海省境内风能估算总储量为:40202.43万kW。
1)年平均风功率密度小于50 W/m2区域面积(估算)为38.67万km2,主要分布在青海省唐古拉山以东大部分地区,占全省总面积的53.5%,风能储量约为11605.73万kW。
2)年平均风功率密度在50~100 W/m2区域面积(估算)为23.53万km2,包括青海东部的循化、青海湖西北部的江西沟、茶卡、柴达木盆地的察尔汗、诺木洪以及唐古拉山以西除沱沱河以外的地区,占全省总面积的32.6%,风能储量约为17313.07万kW。
3)年平均风功率密度在100~150 W/m2区域面积(估算)为10.03万km2,位于沱沱河为代表的唐古拉山南部地区,占全省总面积的13.9%,风能储量约为11283.63万kW。
青海省大部分区域属于风能可利用区,本区包括柴达木盆地大部、玉树州西部青藏公路以及青藏公路以东的高平原和山区部分、环青海湖地区。年平均风功率密度多在50~100 W/m2,全年风能可用时间3500~5000h,出现频率50~70%。据资料分析和实地考察,该区域中青南高原西部的五道梁、沱沱河;柴达木盆地西部的芒崖、冷湖和大柴旦北部;茶卡以西至橡皮山一带;青海湖以东至日月山资源最为丰富。
2.3风能资源技术可开发量
风能资源技术可开发量为年平均风能密度在150 W/m2及以上的区域内的风能资源储量值与系数0.785的乘积。根据实地考察的结果,青海省柴达木盆地的芒崖、大柴旦、茶卡、青南高原的五道梁和沱沱河地区,以及青海湖东部至日月山地区存在很高的风能储量,但缺乏反映这些地区的风能储量的气象资料,且进行全面的调查又不现实,因此勇气象台站的资料无法真实反映青海省的风资源状况。因此,以年平均风功率密度在100~150 W/m2区域面积(估算)为10.03万km2的十分之一进行估算,初步估算:青海省总的风能资源技术可开发量约为1128.363万kW。
3 青海省各规划风电场综述
青海省规划风电场主要分布在风能资源丰富、联网及运输施工等综合条件良好的海西州、海南州、海北州、黄南州、玉树州等地,其中海西州21个、海南州4个、海北州2个、黄南州1个、玉树州1个,共29个。
1)青海湖风电场,位于海南州共和县倒淌河镇境内,场址中心地理坐标为东经101°00′、北纬36°25′,海拔3317m。装机容量为30万kW。国道G109从风电场中经过,交通运输便利:场址附近有330kV湟源变、110kV共和变。风电场区域规划用地为牧草地,场址处地势平坦,地址条件良好,便于施工。
2)过马营风电场,位于海南州贵德县过马营镇境内,场址中心地理坐标为东经101°06′、北纬35°46′,海拔3010m。装机容量为15万kW。省道S101从风电场中经过,交通运输便利:场址附近有110kV贵德变、110kV贵南变。风电场区域规划用地为牧草地,场址处地势平坦,地址条件良好,便于施工。
3)海晏尕海风电场,位于海北州海晏县境内,场址中心地理坐标为东经100°42′、北纬36°54′,海拔3260m。装机容量为30万kW。省道S315从风电场中经过,交通运输便利:场址附近有110kV金滩变、110kV银滩变。风电场区域规划用地为牧草地,场址处地势平坦,地址条件良好,便于施工。
4)泽库风电场,位于黄南州泽库县泽曲镇境内,场址中心地理坐标为东经101°28′、北纬35°04′,海拔3718m。装机容量为20万kW。省道S101和S203两条公路途经场址,交通非常便利。场址附近有110kV泽库变。风电场区域规划用地为牧草地,场址处地势平坦,地址条件良好,便于施工。 5)德令哈戈壁风电场,位于海西州德令哈市戈壁乡境内,场址中心地理坐标为东经97°06′、北纬37°21′,海拔2906m。装机容量为20万kW。青藏铁路、青新公路途经场址,交通非常便利。场址附近有110kV德令哈变。风电场区域规划用地为牧草地,场址处地势平坦,地址条件良好,便于施工。
6)冷湖丁字口风电场,位于海西州冷湖行委境内,场址中心地理坐标为东经93°33′、北纬38°55′,海拔2900m。装机容量为30万kW。境内有当芒二级油路(S305)、冷大公路(冷湖至大风山)、茶冷公路(茶冷口至冷湖)三条公路途经场址,交通非常便利。该地区现为孤立电网供电区,规划2015年后电网将延伸至该地区。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
7)冷湖大盐滩风电场,位于海西州冷湖行委境内,场址中心地理坐标为东经93°10′、北纬38°37′,海拔2740m。装机容量为60万kW。境内有当芒二级油路(S305)通过场址,交通非常便利。该地区现为孤立电网供电区,规划2015年后电网将延伸至该地区。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
8)芒崖风电场,位于海西州芒崖行委境内,场址中心地理坐标为东经90°26′、北纬38°20′,海拔2980m。装机容量为60万kW。G315国道从风电场经过,交通运输便利。该地区现为孤立电网供电区,规划2015年后电网将延伸至该地区。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
9)锡铁山风电场,位于海西州大柴旦行委境内,场址中心地理坐标为东经95°30′、北纬37°18′,海拔3020m。装机容量为60万kW。国道G215、青藏铁路途经风电场,交通运输便利。场址附近有110kV变电站两座。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
10)茶卡风电场,位于海西州乌兰县茶卡镇境内,场址中心地理坐标为东经99°24′、北纬36°40′,海拔3210m。装机容量为40万kW。国道G109从场址旁通过,交通运输便利。场址附近有330kV乌兰变,110kV都兰变、北庄变。风电场区域规划用地为牧草地,场址处地势平坦,地址条件良好,便于施工。
11)五道梁风电场,位于玉树州曲麻莱县境内,场址中心地理坐标为东经93°10′、北纬35°16′,海拔4622m。装机容量为25万kW。国道G109从场址旁通过,交通运输便利。场址附近有110kV五道梁变。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
12)格尔木风电场,位于格尔木市境内,场址中心地理坐标为东经94°47′、北纬36°15′,海拔3000m。装机容量为60万kW。青藏铁路、国道G109、G215均可到达格尔木,交通运输便利。场址附近有750kV柴达木变一座、±400kV直流环流站一座,多座330kV、110kV变电站。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
13)黄瓜梁风电场,位于芒崖行政区境内,场址中心地理坐标为东经91°4′、北纬38°05′,海拔2690m。装机容量为60万kW。国道G315线可到达场址,交通运输便利。2015年将新建330kV花土沟变一座。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
14)鱼卡风电场,位于大柴旦行委鱼卡乡境内,场址中心地理坐标为东经94°60′、北纬38°03′,海拔3203m。装机容量为15万kW。国道G315和G215公路途经场址,交通运输便利。场址附近有110kV红山变。风电场规划用地为部分牧草地,部分为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
15)黄沙头风电场,位于贵南县南部,场址中心地理坐标为东经101°05′、北纬35°30′,海拔3350m。装机容量为25万kW。省道S101从风电场经过。场址附近有110kV贵南变。风电场规划用地为广阔的山涧草滩地,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
16)塔拉风电场,位于共和县境内,场址中心地理坐标为东经100°49′、北纬36°03′,海拔3010m。装机容量为60万kW。场址位于国道G214旁。场址附近有110kV共和变、110kV龙羊峡变。风电场规划区域地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
17)东大滩风电场,位于海晏县境内,场址中心地理坐标为东经101°03′、北纬36°56′,海拔3110m。装机容量为20万kW。省道S315从风电场边经过交通运输条件便利。场址附近有110kV银滩变。风电场规划用地为牧草地,场地势比较平坦,无大的障碍物,地质条件良好,便于施工。
18)德令哈尕海风电场,位于海西州德令哈市境内,场址中心地理坐标为东经97°23′、北纬37°07′,海拔2906m。装机容量为25万kW。青藏铁路、青新公路途经场址。场址附近有110kV德令哈变。风电场规划用地为牧草地,场地势比较平坦,无大的障碍物,地质条件良好,便于施工。
19)茶冷口风电场,位于冷湖行委境内,场址中心地理坐标为东经93°28′、北纬38°27′,海拔2754m。装机容量为20万kW。境内有省道S305通过场址,交通非常便利。该地区现为孤立电网供电区域,规划2015年后电网将延伸至该地区。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
20)一里坪风电场,位于海西州冷湖行委境内,场址中心地理坐标为东经93°36′、北纬37°52′,海拔2752m。装机容量为30万kW。境内有当芒二级公路(S305)、冷大公路(冷湖至大风山)、茶冷公路(茶冷口至冷湖)三条公路途经此地,交通十分便利。场址附近有330kV西台变。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。 21)俄博梁风电场,位于冷湖行委境内,场址中心地理坐标为东经92°57′、北纬38°31′,海拔2694m。装机容量为25万kW。境内有省道S305通过场址,交通非常便利。该地区现为孤立电网供电区域,规划2015年后电网将延伸至该地区。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
22)大乌斯风电场,位于芒崖行委境内,场址中心地理坐标为东经91°13′、北纬37°58′,海拔2946m。装机容量为30万kW。国道G315线可到达场址,交通非常便利。场址附近有330kV花土沟变。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
23)里沟风电场,位于芒崖行委境内,场址中心地理坐标为东经92°19′、北纬38°03′,海拔2711m。装机容量为20万kW。国道G315、省道S305线可到达场址,交通非常便利。场址附近有330kV花土沟变。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
24)花海子风电场,位于大柴旦行委境内,场址中心地理坐标为东经94°21′、北纬38°47′,海拔2893m。装机容量为30万kW。国道G315、G215线可到达场址,交通非常便利。场址附近有110kV红山变。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
25)南八仙风电场,位于海西州大柴旦行委境内,场址中心地理坐标为东经94°08′、北纬38°00′,海拔2747m。装机容量为25万kW。国道G315、G215途经风电场,交通非常便利。场址附近有110kV变电所两座。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
26)大格勒风电场,位于格尔木市境内,场址中心地理坐标为东经95°36′、北纬36°22′,海拔2820m。装机容量为30万kW。青藏铁路、国道G109、G215均可到达格尔木。场址附近有750kV柴达木变一座、±400kV直流环流站一座,多座330kV、110kV变电站。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
27)小灶火风电场,位于格尔木市境内,场址中心地理坐标为东经94°07′、北纬36°34′,海拔2784m。装机容量为30万kW。青藏铁路、国道G109、G215均可到达格尔木。场址附近有750kV柴达木变一座、±400kV直流环流站一座,多座330kV、110kV变电站。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
28)诺木洪风电场,位于都兰县境内,场址中心地理坐标为东经96°23′、北纬36°22′,海拔2848m。装机容量为50万kW。青藏铁路、国道G109均穿过该场址。场址附近有110kV变电所两座。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
29)快尔玛风电场,位于天俊县境内,场址中心地理坐标为东经98°57′、北纬37°20′,海拔3445m。装机容量为50万kW。国道G315通过该场址。场址附近有110kV变电所一座。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
青海省风能资源虽较丰富,但目前开发利用率却很低。截至2011年5月份,青海省现正在建设风电场7座,总计容量约60MW。
【关键词】:风资源 风速 风功率密度 风能资源
【中图分类号】:TK0 【文献标识码】:A
1 青海省风能资源特点
1.1风向、风速
青海的主导风向,海西州大部分地方为偏西风,但冷湖、德令哈为偏东风,香日德、都兰为东南风;唐古拉山和玉树州以西风为主;果洛州风向最为复杂,玛多、久治多东北风,大武、班玛多偏北风,达日多西风,东北风也占很大比例;海北州的托勒西北风多,刚察北风为主,祁连多东南风;黄南州东北风多,泽库多西北风;海南南部西北风多,北部的共和以北风为主,江西沟受青海湖水体和山脉影响(山谷风与湖陆风叠加)以南风为主。
全省年平均风速在1.0~5.1m/s之间。风速最大的地区是柴达木盆地和唐古拉山,年均风速在4.0m/s以上。其中,芒崖达到5.1m/s,五道梁达到4.5m/s,祁连山区到青海湖之间风速一般在3~4m/s,泽库与循化超过3m/s,年平均风速最小的地区是玉树州所在地结古镇,只有1.1m/s。全省上半年风速大,下半年风速小,春季风速最大,在2~6m/s之间。
1.2风压
青海平均风速虽然不小,但由于海拔高,空气密度小,风能密度相对较小。全省风压在0.1~0.5 kN/m22之间,气象站风压最大的地方是冷湖,为0.48 kN/m2;次大区在柴达木盆地中部的诺木洪到黄河源头玛多之间,为0.35~0.44 kN/m2;唐古拉山与青海湖区及黄南州的河南县也是风压较大区,一般大于等于0.35 kN/m2,河南县达0.41 kN/m2。风压最小的地方是玉树州最南边的囊谦,仅0.10 kN/m2;青海湖以东和柴达木盆地格尔木至小灶火间、德令哈至乌兰间是三个风压相对的小值区,小于等于0.20 kN/m2,德令哈、乌兰、西宁、乐都、尖扎为0.13~0.14 kN/m2。
1.3大风、沙尘暴天气
青海省风速大于等于17m/s的大风出现频繁,大部门地区年大风日数都在50d以上,青藏高原上的大风日数远比同纬度其它地区多。其中,唐古拉山的平均大风日数达到120d以上,五道梁达136.3d,沱沱河达168.2d,芒崖达124.6d,柴达木盆地的冷湖及其以西与祁连山区至青海湖的大风日数都在50d以上,果洛州中部的大武至达日间年平均75d以上,达日达到81d。玉树州大风日数年不到40d。海北州东部、海东地区、黄南州泽库以北、海南州的贵德与贵南等地年均大风日数在30d以内,尖扎、民和只有4~5d。青海省五十年一遇的最大风速之超过30.0m/s的站点有7个,他们是沱沱河、五道梁、冷湖、诺木洪、江西沟、河南和察尔汗,五十年一遇最大风速值出现在沱沱河,为35.0m/s。
沙尘暴是由于强风将地面大量沙尘吹起使空气很浑浊,水平能见度小于1.0km的一种天气。统计1961~2000年青海的大风、沙尘暴日数表明:以刚察为中心的青海湖地区和青海西南部的五道梁、沱沱河为沙尘暴最高值,平均每年在13次以上,低值区在海东、黄南北部地区、祁连山区及玉树地区,平均每年在1次左右。近40年来青海大风日数呈减小趋势,使沙尘暴天气的出现次数也随之减少。
1.4风速的时间变化
1)风速日变化:风速具有明显的日变化规律,通常是午后大,午夜至清晨小。日最大风速多出现在15:00~17:00时,日最小风速在日出前后,这种规律晴天较阴天明显,但遇有强烈天气系统过境时,也常被扰乱和掩盖,而且各地不但最大风速和最小风速的出现时间不同,而且最大风速和最小风速之差也相差甚大。
2)风速年变化:形成风速年变化的因素比较复杂,年变化曲线表现的形式也不尽相同。青海省大部分地区的年最大风速出现在春季(3~5月),但盆地中部和玉树州西部等局部地区却出现在6月和2月,年最小风速,盆地、海北州、海南和黄南两州北部以及西宁地区出现在冬季(12~1月),其余地区出现在夏秋季。
3)风的阵列,近地面层的风一般都带有阵性。所谓阵性就是风向摇摆不定,风速时大时小的现象。由于风的阵性影响,风能自然也时起时伏,不断改变,而风力机的输出功率也必然忽大忽小地波动。风的阵性对风力机是不利因素。风的阵性也有其变化规律,在一日之中通常午后风阵性最大,一年之中夏季较为明显。
4)风速的年际变化,为了分析逐年之间风能资源的稳定性,还必须掌握风速年际之间的变化状况。
1.5风速的频率分布
为了全面反映风速的变化规律和准确地进行风能潜力计算,必须掌握风速频率分布的状况。
1.6风能资源的地理分布和时间分布
1)风能可用时间的地理分布和时间变化
a)风能可用时间的地理分布
青海省风能可用时间地理分布的特点是:西部多,东部少。青南高原中西部、柴达木盆地以及环湖地区,风能可用时间频率都在50%以上,全年时数超过4000h。如芒崖、五道梁和察尔汗风能可用时间频率在60%以上,时数分别达4820h、5213h和5380h。海东地区以及玉树和果洛两州南部少数谷地,风能可用时间频率小于30%,全年时数小于2500h,但这类地区面积很小,不足全省面积的10%。
b)风能可用时间的时间变化
风能可用时间也有明显的日变化和年变化规律。一日之中,午夜至凌晨风能可用时间少,午后至傍晚风能可用时间多。年变化以风能可用时间频率表示,频率最多的月份,冷湖、察尔汗和玛多出现在6~7月,五道梁出现在1月,其余地区均出现在3~5月,频率最少的月份,盆地西部、果洛州西部,黄南和海北两州以及环湖地区都出现在11~1月,其余地区出现在8~9月。对风能利用而言,以出现频率高、相对变化小对风能利用有利。 2) 年平均风功率密度的地理分布和时间变化
a)年平均风功率密度的地理分布
可用风能的地理分布与风速的地理分布相对应。风能储量最大的地区在柴达木盆地、青南高原西部和环湖地区,其中唐古拉山地区的沱沱河年平均风功率密度高达104.9 W/m2,五道梁达95.6 W/m2;柴达木盆地的冷湖、察尔汗、芒崖的整体年平均风功率密度均在80.0 W/m2以上;青海湖西南部的茶卡、江西沟在65.0 W/m2左右。风能储量最小地区在海东地区以及玉树和果洛两州的东南河谷地带,可用风功率密度小于30.0 W/m2。
b)年平均风功率密度的时间变化
风能的时间变化主要是由风速的时间变化决定的。虽然空气密度的改变也会影响风能值,但就一地而言,空气密度的变化很小,其量级变化较小,对风能的影响很小。
青海省风能的日变化,年变化都比较明显,其变化趋势与风速变化趋势相一致。风能在一日中,是午后至傍晚大,午夜至清晨小。一年中风能最大的季节,盆地中部是6~7月,其余地区是2~5月,风能最小季节,除盆地中部,海南北部和西宁市出现在11~1月外,其余地区都在7~9月。从风能密度日变和年变曲线来看,各地的振幅和位相都相差甚多。从风能利用来看,平均风能愈大,变幅愈小愈有利。
c)风能方向频率分布
青海省风能方向频率比较集中,主要集中在西风偏北方向上,其他方向上的频率相对较小。如芒崖站WNW、NW、NNW三个方向上的频率之和高达80.0%;沱沱河站WSW、W、WNW三个方向上频率之和达73.8%,W一个方向上的风能频率就达41.4%。可见青海省主要风能区的风能主要来自于西北方向。
2 风能资源
2.1 海拔高度对风能的影响
在分析研究风能能资源的潜力和特征时,国内外都采用“风能密度”这个指标值。风能密度,是指在单位时间内,通过单位截面积的空气流(风)所具有的动能。它的单位是W/m2。这里需要指出,高海拔地区空气密度小,由于空气密度随海拔高度增高而减少,在同样风速条件下产生的风能密度较低海拔地区小。高海拔对风能资源具有负面影响。
2.2 风能资源储量及分布
青海省评价区域总面积为:72.23万km2。青海省境内风能估算总储量为:40202.43万kW。
1)年平均风功率密度小于50 W/m2区域面积(估算)为38.67万km2,主要分布在青海省唐古拉山以东大部分地区,占全省总面积的53.5%,风能储量约为11605.73万kW。
2)年平均风功率密度在50~100 W/m2区域面积(估算)为23.53万km2,包括青海东部的循化、青海湖西北部的江西沟、茶卡、柴达木盆地的察尔汗、诺木洪以及唐古拉山以西除沱沱河以外的地区,占全省总面积的32.6%,风能储量约为17313.07万kW。
3)年平均风功率密度在100~150 W/m2区域面积(估算)为10.03万km2,位于沱沱河为代表的唐古拉山南部地区,占全省总面积的13.9%,风能储量约为11283.63万kW。
青海省大部分区域属于风能可利用区,本区包括柴达木盆地大部、玉树州西部青藏公路以及青藏公路以东的高平原和山区部分、环青海湖地区。年平均风功率密度多在50~100 W/m2,全年风能可用时间3500~5000h,出现频率50~70%。据资料分析和实地考察,该区域中青南高原西部的五道梁、沱沱河;柴达木盆地西部的芒崖、冷湖和大柴旦北部;茶卡以西至橡皮山一带;青海湖以东至日月山资源最为丰富。
2.3风能资源技术可开发量
风能资源技术可开发量为年平均风能密度在150 W/m2及以上的区域内的风能资源储量值与系数0.785的乘积。根据实地考察的结果,青海省柴达木盆地的芒崖、大柴旦、茶卡、青南高原的五道梁和沱沱河地区,以及青海湖东部至日月山地区存在很高的风能储量,但缺乏反映这些地区的风能储量的气象资料,且进行全面的调查又不现实,因此勇气象台站的资料无法真实反映青海省的风资源状况。因此,以年平均风功率密度在100~150 W/m2区域面积(估算)为10.03万km2的十分之一进行估算,初步估算:青海省总的风能资源技术可开发量约为1128.363万kW。
3 青海省各规划风电场综述
青海省规划风电场主要分布在风能资源丰富、联网及运输施工等综合条件良好的海西州、海南州、海北州、黄南州、玉树州等地,其中海西州21个、海南州4个、海北州2个、黄南州1个、玉树州1个,共29个。
1)青海湖风电场,位于海南州共和县倒淌河镇境内,场址中心地理坐标为东经101°00′、北纬36°25′,海拔3317m。装机容量为30万kW。国道G109从风电场中经过,交通运输便利:场址附近有330kV湟源变、110kV共和变。风电场区域规划用地为牧草地,场址处地势平坦,地址条件良好,便于施工。
2)过马营风电场,位于海南州贵德县过马营镇境内,场址中心地理坐标为东经101°06′、北纬35°46′,海拔3010m。装机容量为15万kW。省道S101从风电场中经过,交通运输便利:场址附近有110kV贵德变、110kV贵南变。风电场区域规划用地为牧草地,场址处地势平坦,地址条件良好,便于施工。
3)海晏尕海风电场,位于海北州海晏县境内,场址中心地理坐标为东经100°42′、北纬36°54′,海拔3260m。装机容量为30万kW。省道S315从风电场中经过,交通运输便利:场址附近有110kV金滩变、110kV银滩变。风电场区域规划用地为牧草地,场址处地势平坦,地址条件良好,便于施工。
4)泽库风电场,位于黄南州泽库县泽曲镇境内,场址中心地理坐标为东经101°28′、北纬35°04′,海拔3718m。装机容量为20万kW。省道S101和S203两条公路途经场址,交通非常便利。场址附近有110kV泽库变。风电场区域规划用地为牧草地,场址处地势平坦,地址条件良好,便于施工。 5)德令哈戈壁风电场,位于海西州德令哈市戈壁乡境内,场址中心地理坐标为东经97°06′、北纬37°21′,海拔2906m。装机容量为20万kW。青藏铁路、青新公路途经场址,交通非常便利。场址附近有110kV德令哈变。风电场区域规划用地为牧草地,场址处地势平坦,地址条件良好,便于施工。
6)冷湖丁字口风电场,位于海西州冷湖行委境内,场址中心地理坐标为东经93°33′、北纬38°55′,海拔2900m。装机容量为30万kW。境内有当芒二级油路(S305)、冷大公路(冷湖至大风山)、茶冷公路(茶冷口至冷湖)三条公路途经场址,交通非常便利。该地区现为孤立电网供电区,规划2015年后电网将延伸至该地区。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
7)冷湖大盐滩风电场,位于海西州冷湖行委境内,场址中心地理坐标为东经93°10′、北纬38°37′,海拔2740m。装机容量为60万kW。境内有当芒二级油路(S305)通过场址,交通非常便利。该地区现为孤立电网供电区,规划2015年后电网将延伸至该地区。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
8)芒崖风电场,位于海西州芒崖行委境内,场址中心地理坐标为东经90°26′、北纬38°20′,海拔2980m。装机容量为60万kW。G315国道从风电场经过,交通运输便利。该地区现为孤立电网供电区,规划2015年后电网将延伸至该地区。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
9)锡铁山风电场,位于海西州大柴旦行委境内,场址中心地理坐标为东经95°30′、北纬37°18′,海拔3020m。装机容量为60万kW。国道G215、青藏铁路途经风电场,交通运输便利。场址附近有110kV变电站两座。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
10)茶卡风电场,位于海西州乌兰县茶卡镇境内,场址中心地理坐标为东经99°24′、北纬36°40′,海拔3210m。装机容量为40万kW。国道G109从场址旁通过,交通运输便利。场址附近有330kV乌兰变,110kV都兰变、北庄变。风电场区域规划用地为牧草地,场址处地势平坦,地址条件良好,便于施工。
11)五道梁风电场,位于玉树州曲麻莱县境内,场址中心地理坐标为东经93°10′、北纬35°16′,海拔4622m。装机容量为25万kW。国道G109从场址旁通过,交通运输便利。场址附近有110kV五道梁变。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
12)格尔木风电场,位于格尔木市境内,场址中心地理坐标为东经94°47′、北纬36°15′,海拔3000m。装机容量为60万kW。青藏铁路、国道G109、G215均可到达格尔木,交通运输便利。场址附近有750kV柴达木变一座、±400kV直流环流站一座,多座330kV、110kV变电站。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
13)黄瓜梁风电场,位于芒崖行政区境内,场址中心地理坐标为东经91°4′、北纬38°05′,海拔2690m。装机容量为60万kW。国道G315线可到达场址,交通运输便利。2015年将新建330kV花土沟变一座。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
14)鱼卡风电场,位于大柴旦行委鱼卡乡境内,场址中心地理坐标为东经94°60′、北纬38°03′,海拔3203m。装机容量为15万kW。国道G315和G215公路途经场址,交通运输便利。场址附近有110kV红山变。风电场规划用地为部分牧草地,部分为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
15)黄沙头风电场,位于贵南县南部,场址中心地理坐标为东经101°05′、北纬35°30′,海拔3350m。装机容量为25万kW。省道S101从风电场经过。场址附近有110kV贵南变。风电场规划用地为广阔的山涧草滩地,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
16)塔拉风电场,位于共和县境内,场址中心地理坐标为东经100°49′、北纬36°03′,海拔3010m。装机容量为60万kW。场址位于国道G214旁。场址附近有110kV共和变、110kV龙羊峡变。风电场规划区域地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
17)东大滩风电场,位于海晏县境内,场址中心地理坐标为东经101°03′、北纬36°56′,海拔3110m。装机容量为20万kW。省道S315从风电场边经过交通运输条件便利。场址附近有110kV银滩变。风电场规划用地为牧草地,场地势比较平坦,无大的障碍物,地质条件良好,便于施工。
18)德令哈尕海风电场,位于海西州德令哈市境内,场址中心地理坐标为东经97°23′、北纬37°07′,海拔2906m。装机容量为25万kW。青藏铁路、青新公路途经场址。场址附近有110kV德令哈变。风电场规划用地为牧草地,场地势比较平坦,无大的障碍物,地质条件良好,便于施工。
19)茶冷口风电场,位于冷湖行委境内,场址中心地理坐标为东经93°28′、北纬38°27′,海拔2754m。装机容量为20万kW。境内有省道S305通过场址,交通非常便利。该地区现为孤立电网供电区域,规划2015年后电网将延伸至该地区。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
20)一里坪风电场,位于海西州冷湖行委境内,场址中心地理坐标为东经93°36′、北纬37°52′,海拔2752m。装机容量为30万kW。境内有当芒二级公路(S305)、冷大公路(冷湖至大风山)、茶冷公路(茶冷口至冷湖)三条公路途经此地,交通十分便利。场址附近有330kV西台变。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。 21)俄博梁风电场,位于冷湖行委境内,场址中心地理坐标为东经92°57′、北纬38°31′,海拔2694m。装机容量为25万kW。境内有省道S305通过场址,交通非常便利。该地区现为孤立电网供电区域,规划2015年后电网将延伸至该地区。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
22)大乌斯风电场,位于芒崖行委境内,场址中心地理坐标为东经91°13′、北纬37°58′,海拔2946m。装机容量为30万kW。国道G315线可到达场址,交通非常便利。场址附近有330kV花土沟变。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
23)里沟风电场,位于芒崖行委境内,场址中心地理坐标为东经92°19′、北纬38°03′,海拔2711m。装机容量为20万kW。国道G315、省道S305线可到达场址,交通非常便利。场址附近有330kV花土沟变。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
24)花海子风电场,位于大柴旦行委境内,场址中心地理坐标为东经94°21′、北纬38°47′,海拔2893m。装机容量为30万kW。国道G315、G215线可到达场址,交通非常便利。场址附近有110kV红山变。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
25)南八仙风电场,位于海西州大柴旦行委境内,场址中心地理坐标为东经94°08′、北纬38°00′,海拔2747m。装机容量为25万kW。国道G315、G215途经风电场,交通非常便利。场址附近有110kV变电所两座。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
26)大格勒风电场,位于格尔木市境内,场址中心地理坐标为东经95°36′、北纬36°22′,海拔2820m。装机容量为30万kW。青藏铁路、国道G109、G215均可到达格尔木。场址附近有750kV柴达木变一座、±400kV直流环流站一座,多座330kV、110kV变电站。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
27)小灶火风电场,位于格尔木市境内,场址中心地理坐标为东经94°07′、北纬36°34′,海拔2784m。装机容量为30万kW。青藏铁路、国道G109、G215均可到达格尔木。场址附近有750kV柴达木变一座、±400kV直流环流站一座,多座330kV、110kV变电站。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
28)诺木洪风电场,位于都兰县境内,场址中心地理坐标为东经96°23′、北纬36°22′,海拔2848m。装机容量为50万kW。青藏铁路、国道G109均穿过该场址。场址附近有110kV变电所两座。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
29)快尔玛风电场,位于天俊县境内,场址中心地理坐标为东经98°57′、北纬37°20′,海拔3445m。装机容量为50万kW。国道G315通过该场址。场址附近有110kV变电所一座。风电场规划用地为未利用土地,周围空旷,地势平坦,无障碍物,地质条件良好,便于施工。
青海省风能资源虽较丰富,但目前开发利用率却很低。截至2011年5月份,青海省现正在建设风电场7座,总计容量约60MW。