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表1-1 福建沿海风能潜在技术开发量和面积
1.2 风能资源特征
福建沿海风能资源空间分布特点是:中部沿海最丰富,南部沿海次之,北部沿海再次,具有由沿海向内陆迅速递减的特点。根据GB/T18710-2002风功率密度等级划分标准,中部沿海(包括福州中南部沿海详查区、莆田沿海详查区和泉州沿海详查区)为4级(好)-7级(很好),其中平潭岛和龙高半岛部分地区可达最高级7级;南部沿海(包括厦门漳浦沿海详查区和东山诏安沿海详查区)和北部沿海(闽江口以北沿海详查区)为2级-5级(很好),但南部可开发面积大于北部。
福建沿海风能资源时间分布特点是:平均风功率密度与平均风速遵循同样的变化规律,季节变化特点是秋季最大,冬季次之,夏季最小;日变化特点是凌晨最小,然后逐渐增大,午后至傍晚达最大,尔后再逐渐减小。风能方向频率非常集中,主导风向为NE或NNE,NNE~ENE三个风向的频率之和达60~70%,夏季的主导风向为SW或SSW,S~SW三个风向的频率之和为25%左右。
其它风能资源参数的特征:福建沿海风速随高度的变化基本符合幂指数规律,风切变指数介于0.07~0.2之间,平坦空旷的地区小于下垫面复杂的地区;平均湍流强度在0.1~0.3之间,风速15m/s的湍流强度各详查区均在0.1左右,但台风影响期间湍流强度会明显增大;风频曲线均满足威布尔分布,尺度参数A介于4.43~11.43m/s之间,形状参数K为1.75~2.33;70m高度50年一遇最大风速介于40~53m/s之间,呈现中部沿海小,南部和北部沿海大的分布特点。
1.2.1 闽江口以北沿海详查区
风能资源等级2~5级,其中5级出现在近海岛屿上。70m米高平均风速为6.0~7.7m/s,平均风功率密度在276~560w/m2之间。该区域设置了一条垂直于海岸线的测风剖面,用于研究风随离海距离的变化情况。研究表明,在福建北部沿海丘陵台地,离海稍远的山脊上的风况要好于海边平地,但二者皆有开发价值,而位于半山腰上的测风塔风况最差,风能资源等级仅为1级,该研究表明微观选址的重要性。区域内风切变指数0.09~0.203,70m高度50年一遇10min 平均最大风速45~52m/s。该详查区域台风灾害风险较大,尤其是下垫面较为复杂的机位,要加强风机的防台抗风设计。
1.2.2 福州中南部沿海详查区
风能资源等级2~7级。70m米高平均风速为6.2~10.3m/s,平均风功率密度在285~1073w/m2之间。本详查区是福建省风资源最好的地区,平潭岛和福清龙高半岛风能资源等级都达到了最高的7级。该区域风切变指数0.09~0.144,70m高度50年一遇10min 平均最大风速45~48m/s。该详查区域台风灾害风险相对小于南部和北部沿海,但对于下垫面较为复杂的机位,仍需加强风机的防台抗风设计。
1.2.3 莆田沿海详查区
沿海风能资源等级4~6级,70m米高平均风速为8.4~9.0m/s,平均风功率密度在623~830w/m2之间;内陆高山为1~2级。南日岛是该区最具开发潜力的岛屿,全岛地势平坦,风能资源等级达6级。此次为研究内陆高山的风况,于仙游钟山专门设置了一座测风塔,分析表明,仙游钟山70m米高年平均风速仅为4.0m/s,风功率密度为73.1w/m2,风能资源等级为1级,而比钟山风况好一些的仙游草山可达2级,可见,内陆高山风能资源开发价值有限。区域内风切变指数0.12~0.17,70m高度50年一遇10min 平均最大风速31~49m/s。该详查区域台风灾害风险相对小于南部和北部沿海,但对于下垫面较为复杂的机位,仍需加强风机的防台抗风设计。
该区设置的三个测风塔自然形成了一条由近海岛屿-沿海平原-内陆高山垂直海岸的观测剖面,风能资源等级也呈现出由高到低的变化趋势。观测结果表明:位于近海的岛屿南日岛风能资源十分丰富,风能资源等级可达6级;距离南日岛30公里位于沿海平原上的莆田后温风能资源也很好,但等级已降至4级,距离后温51公里位于内陆高山的仙游钟山风能资源等级已降至1级,该观测结果很好地反映了福建沿海地区风能资源随离海距离增大迅速减小的规律。
1.2.4 泉州沿海详查区
风能资源等级5级。70m米高平均风速为7.6~8.3m/s,平均风功率密度在537~668w/m2之间。该区域也是福建沿海风能资源非常丰富的区域之一。区域内风切变指数0.125左右,70m高度50年一遇10min 平均最大风速43~46m/s。该详查区域台风灾害风险相对小于南部和北部沿海,但对于下垫面较为复杂的机位,仍需加强风机的防台抗风设计。
1.2.5 厦门漳浦沿海详查区
风能资源等级2~5级。70m米高平均风速为6.0~7.8m/s,平均风功率密度在286~581w/m2之间。该区域有些临海的低山,也具备较好的开发利用价值。区域内风切变指数0.132-0.142,70m高度50年一遇10min 平均最大风速42~55m/s。该详查区域台风灾害风险较大,尤其是下垫面较为复杂的机位,要加强风机的防台抗风设计。
1.2.6 东山诏安沿海详查区
风能资源等级2~4级。70m米高平均风速为7.0~7.8m/s,平均风功率密度在411~500w/m2之间。由于东山岛风能资源开发较早,此次选址避开了岛上风能资源最好的已经开发利用的风电场区域,因此,实际的风能资源等级(2~4级)高于此次观测值(2~3级)。该区域风切变指数0.09~0.13,70m高度50年一遇10min 平均最大风速51~53m/s。该详查区域台风灾害风险较大,尤其是下垫面较为复杂的机位,要加强风机的防台抗风设计。
1.3 风电开发建议
根据福建省风能资源详查成果,从风能资源角度考虑,福建省风能资源最丰富的地区为福州中南部沿海、莆田沿海和泉州沿海,这三个详查区是风能开发的首选地区,该区域受台湾地形屏障保护,热带气旋灾害风险相对较小,具有广阔的开发前景;闽江口以北沿海、厦门漳浦沿海和东山诏安沿海三个详查区风能资源相当,这三个地区的海岛或海拔相对高的近海丘陵,其风能资源也较丰富,该区域皆有可能受热带气旋的直接袭击,有较大的热带气旋灾害风险,应注意局地的微观选址,以避免台风造成的损失。
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