沿海风能资源的开发利用策略研究

张颖 陈凯 万伶

摘要：我国风能资源比较丰富的区域主要有三个地区，东南沿海地区，东北和西北地区以及青藏地区西北部。我国拥有漫长的大陆海岸线，海岸线长度超过1.8万千米，东南沿海地区冬夏季风都十分明显，同时又有海陆风的影响，沿海地区特别是海面阻力很小，风力十分强劲。我国沿海海面拥有丰富的风能资源，是建设海上风电场的理想区域。东南沿海地区经济发达，能源需求量也很大。本文围绕沿海风能资源的开发利用策略进行研究和探析。

关键词：风能资源;策略研究;开发利用

引言：风能资源，是一种清洁的可再生能源，是空气流动所形成的动能，是太阳能的一种转化形式。风能资源的开发利用的成本比太阳能开发利用的成本要低，也符合我国能源消费结构调整的方向，它是最具开发前景的新能源之一。因此合理科学的对沿海风能资源进行开发利用至关重要。

1.沿海风能资源的特点

1.1优点

风能为洁净的能量来源。大规模发电成本低于其它发电形式。而风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。风力发电是可再生能源，环保，洁净，而且节能环保。海上风速高，很少有静风期，可以有效利用风电机组发电容量。在陆上设计寿命20年的风电机组在海上可达25年到30年。我国海上风能丰富地区主要集中在浙江南部沿海，福建沿海和广东东部沿海地区，这些地区海上风力资源丰富且距离电力负荷中心很近，与海上风电开发成本虽高，但具有高发电量的特点相适应。而且海上吹程长，摩擦力小，风速大。所以如果海上风速是陆地上的1.5倍，输出功率则2倍多，海上可以安装更大型的装置;船能运输、吊装更大的机组，近海风场往往距离沿海人口密集地区较近，减少了电力运输的损耗而且不会占用陆地的宝贵资源

1.2缺点

风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类飞行。可以采取离岸发电，离岸发电价格较高但效率也高。风力发电的经济性不足，风能丰富程度受天气气候影响较大，许多地区的风力有间歇性，季节性。存在风能丰富期与市场需求期不致的情况。当电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时间时，风电转换率低。而且风电场占地面积大。风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。会造成区域环境变化，产生噪声污染。所以要找一些空旷的地广人稀的地方来兴建。

2.海上风电现状

我国海岸线长约一万八千多千米，岛屿六千多个，相对于陆地，我国近海风能资源更为丰富。根据中国气象局近期对我国风能资源的详查和评价结果，我国近海100米高度层5～25米水深区风能资源技术开发量约为2 亿千瓦，5～50米水深区约为5亿千瓦。风力发电最关键的因素就是风的大小，而海上風况普遍优于陆上，离岸10千米的海上风速通常比沿岸要高出20%。风力机的发电功率与风速的三次方成正比， 因而同等条件下海上风力机的年发电量能比陆上高70%。同时海上很少有静风期， 因此风力机的发电时间更长。通常来说， 陆上风力机的年发电利用小时数大约是2000小时，而海上风力机往往能达到3000多小时。对风电设备而言，陆地地形复杂、粗糙度高，不同高度的风速常常相差很大，导致风切变与湍流，使得风轮上下受力不均衡，可导致叶片振动、疲劳乃至断裂，同时传动系统也容易损坏。而海上就很少有此类风险。此外，海上风电大多建设在距海岸数十千米处，接近用电中心，基本没有弃风之虞。同时，随着风力机的容量越来越大，叶片的长度也随之剧增。60米以上乃至上百米的叶片在陆上非常难以运输，但在海上可以直接从叶片工厂海运至风电场。随着陆地优质风能资源的逐步开发，海上风电作为发展趋势已是可以预见的将来。由于海上风电需要更专业的技术，具有更广的适用性，在未来的全球能源供应体系中， 海上风电的前景将比陆上风电更为广阔。比增速约为43%。2018年，我国海上风电新增装机规模首次超过英国和德国，成为全球第一，虽然我国海上风电新增装机量全球占比达到了40%左右。我国发展海上风电具有资源和市场优势。[1]首先，我国海域广阔，海上风能丰富，但陆上风能资源不均衡，大部分地区是低风速区域。从总量来看，我国风能资源是丰富的。但如果从结构来看，丰富的风能资源主要分布在西北、东北、华北地区，其中又以内蒙古、新疆、甘肃为主。其他大部分地区是平均风速在3-5m/s的低风速区域。其次，我国电力消费保持了较快增速，但陆上风能丰富的地区远离电力主消费地，存在消纳难的问题。海上风电可以解决陆上风电面临的“产”与“消”的矛盾。我国很多用电大省是临海的。除了资源和市场优势外，海上风电与陆上风电相比又具有发电稳定、上网便捷等优势。因此，海上风电随着投资和运维成本的不断下降，而呈现出了较快发展的趋势。当前，我国的海上风电发展迅速。这些风电可以作为长远开发备用的选址，根据风电原来的“十三五”规划，2020年海上风电并网500万千瓦，如今，能源局将目标调至6600万千瓦。

2.风能发电对环境的影响

风能发电利用大自然的风能进行发电，能够减少大气中二氧化碳、二氧化硫等气体的排放，降低对气候变化的影响。风能发电使局地风速明显减小，而大气层结稳定度则决定着风电场产生增温或降温效应。 在水汽充足的情况下，使该区域的降水量翻倍，增加植被覆盖率，而植被生长又将进一步增加降水，形成良性循环。

2.1减小局部风势

当风吹过叶片时，由于叶片横截面的形状上下不对称，风在通过叶片上方的时候流速大，下方的时候流速小。[2]这就会导致叶片上方的压强小，下方的压强大，这种压力差会产生升力，令叶片旋转。风电场在某种程度上相当于一道有缝隙的“屏障”，因此当风通过时会降低风速。在干旱地区，特别是荒漠化地区，网速减小，可以减缓或抑制荒漠化。

2.2增温效应

在大气层结稳定的情况下，上层的空气温度更高，下层的更低，在叶片的搅动下，上层的空气被带到下面，导致下层的空气温度升高。由于风电场内部和下游地区的风速减小，在区域的下垫面比较潮湿的情况下，蒸发就会减弱，从而导致温度上升。

3.风能资源的开发利用

3.1沿海风能资源开发条件

要对风能资源进行开发，要考虑风能资源的丰富程度（是否离风源地近，是否有狭管效应，大风日数是否多）以及地形是否开阔、地表粗糙度高或低、是否地广人稀土地租金低、风电技术是否先进、离风电消费市场的远近、清洁能源的需求量是否大、离其它的水电或火电设施是否近、是否能调节风能的不足、是否能节省基础设施建设的投资等。

3.2因地制宜环保节能

海上风电是风电概念中最重要的一部分，因为我国有渤海、黄海、东海、南海这四大领海，海岸线长达18000km， 这就使得我国风能资源尤其是海上风能资源十分丰富，约有7.5亿kW，占我国风能资源的75%。沿海地区朝向大海，物种资源和其他资源十分丰富，让人为之向往，但是普遍有缺少淡水、缺乏燃料、并且交通不便这样的问题。[3]所以，在沿海地区，例如沿海岛屿上，有着很丰富的风能资源，因地制宜发展海上风电也是符合节能环保的时代要求，也是对金山银山、绿水青山的倡导。

总结：沿海风能资源的开发是我国一个重要的战略选择，将对改变我国能源布局、能源结构、能源市场产生巨大的影响，因此沿海风能资源的合理开发和科学利用极为重要。

参考文献：

[1]王虎.沿海风能资源开发利用策略研究[J].中国设备工程，2019（22）：187-188.

[2].我国的风能资源[J].能源与环境，2019（05）：85.

[3]张戈，付俊峰，王海军.东南沿海五省海上风能资源开发潜质研究[J].海岸工程，2018，37（02）：80-86.

作者简介：张颖（1992-）女，汉族，江苏省东台市人，本科学历，助理工程师，从事综合业务、测报，预报等工作。