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1 引言摘要:近年来,随着能源危机的加剧和人们环保意识的增强,可再生能源的利用越来越引起人们的关注。风能和太阳能具有再生性和无污染性的优点评估风电场的风能资源状况,是开发风力发电项目最基础的工作。其中风速概率分布参数是体现风能资源统计特性的最重要指标之一,也是在风电场规划设计和并网技术研究中所必须的重要参数。目前,我区一些风电场的建设初期的风电场选址的主要依据是临近气象站的风资料,有的甚至是一些不规范的测站数据或当地人的感觉。这种盲从性在很大程度上影响了风电场建设的可信度。而光伏电站与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统,属于国家鼓励力度最大的绿色电力开发能源项目。光能的评估对于光伏发电站的建立有着重大的意义。本文试从解决这一问题的实际出发,通过一些常规方法对风能和光能的研究,探索一条能适合华东地区风光资源评估的较理想的方法。
可再生能源作为自然界中可以不断再生并有规律地得到补充或重复利用的能源,主要包括生物质能源、太阳能、风能、沼气等[1]。其中风能是由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同,而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动而形成能量。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率,与风速的三次方和空气密度成正比关系。据估算,全世界的风能总量约1300亿千瓦[3],其中我国陆上50米高度可利用的风力资源为2.5亿多千瓦,海上风力资源也超过7.5亿千瓦,远远超过可利用水能资源的3.78亿千瓦,中国的风能资源主要分布在西北、华北和东北“三北”地区,东南沿海及岛屿地区。虽然风能资源的总量相都相当惊人,但由于其能量密度比较低,且因地而异、因时而变,开发存在诸多问题,所以当前还处于初级利用风能阶段[2]。
而光伏发电有安全、清洁、广泛、资源充足等特点,对提升发电的长久性和安全性具有重要意义。无论从世界还是从中国来看,常规能源都是很有限的。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位。
本文通过对国内外风能和光能研究的文献展开调研,分析国内外风光资源评估方法及其优缺点,为后续开展区域风光资源提供理论支撑。
2 风能国内外研究现状
2.1 风能国内现状
中国是世界上风能利用最早的国家之一,早在1600[4]多年以前就用帆式风车提水的先例,纵观我国风能开发的历史和利用的阶段,可分为5个主要的阶段:(1)50年代一边发展传统风车,一边研发风力发电机组;(2)60年代着重发展风力提水;(3)70年代末开始重点开发小型风力机组;(4)80年带中期开始,在推广小型机组的同时,重点科技攻关中大型风力发电机组;(5)90年代开始,风力发电开始进入一个前所未有的发展时期,风电场的建设迅速发展。
近年来,我国的大型并网风力水平发展迅速,平均每年增长率约为60%;到2020年底累计建成发了50个风电场,装机的容量达到了420.4MW[5],可以说,正式风能资源的合理运用和开发推动了我国风力发电的新台阶。规模12M以上的风能发电场有:新疆达坂城,广东南澳,辽宁东港,吉林通宇,广东惠来等。1992年,联合国全球环境和发展大会后,我国政府就环境与发展问题提出十条对策,明确提出“因地制宜的开发和利用太阳能和风能地热能等新能源”。1994年国务院通过的中国21世纪议程中又一次强调指出,中国要实现国民经济快速发展,就必须将开发利用新能源和可再生能源放到国家能源发展的优先地位。1997年7月李鹏总理在“中国能源战略”一文中又一次明确指出:对于可再生能源,如水利发电、风力发电、太阳能等,应加大科研开发和使用的力度,以节约能源保护环境。
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