我国位于亚洲大陆东部,濒临太平洋,季风强盛,内陆还有许多山系,地形复杂,加之青藏高原耸立我国西部,改变了海陆影响所引起的气压分布和大气环流,增加了我国季风的复杂性。冬季风来自西伯利亚和蒙古等中高纬度的内陆,那里空气十分严寒干燥冷空气积累到一定程度,在有利高空环流引导下,就会爆发南下俗称寒潮,在此频频南下的强冷空气控制和影响下,形成寒冷干燥的西北风侵袭我国北方各省(直辖市、自治区)。
每年冬季总有多次大幅度降温的强冷空气南下,主要影响我国西北、东北和华北,直到次年春夏之交才消失。夏季风是来自太平洋的东南风、印度洋和南海的西南风,东南季风影响遍及我国东半壁,西南季风则影响西南各省和南部沿海,但风速远不及东南季风大。热带风暴是太平洋西部和南海热带海洋上形成的空气涡漩,是破坏力极大的海洋风暴,每年夏秋两季频繁侵袭我国,登陆我国南海之滨和东南沿海,热带风暴也能在上海以北登陆,但次数很少。青藏高原地势高亢开阔,冬季东南部盛行偏南风,东北部多为东北风,其他地区一般为偏西风,夏季大约以唐古拉山为界,以南盛行东南风,以北为东至东北风。
我国现有风电场场址的年平均风速均达到 6米/秒以上。一般认为,可将风电场风况分为三类:年平均风速6米/秒以上时为较好;7米/秒以上为好;8米/秒以上为很好。可按风速频率曲线和机组功率曲线,估算国际标准大气状态下该机组的年发电量。我国相当于 6米/秒以上的地区,在全国范围内仅仅限于较少数几个地带。
就内陆而言,大约仅占全国总面积的 1/1OO,主要分布在长江到南澳岛之间的东南沿海及其岛屿,这些地区是我国最大的风能资源区以及风能资源丰富区,包括山东、辽东半岛、黄海之滨,南澳岛以西的南海沿海、海南岛和南海诸岛,内蒙古从阴山山脉以北到大兴安岭以北, 新疆达板城,阿拉山口,河西走廊,松花江下游,张家口北部等地区以及分布各地的高山山口和山顶。
我国风力发电资源十分丰富,可开发资源约为2.53亿千瓦,相当于1993年全国发电总装机容量的1.4倍。在地理和季节分布上与其他能源亦可互补。风力发电是近期比较经济、最易实现大规模商品化生产的可再生能源项目之一。“三委”《纲要》中提出,到2010年我国风力发电装机容量要达到100万千瓦。为了实现这个大目标,需要数百台200--500千瓦或功率更大的风力发电机。“八五”期间,我国完成了55千瓦、200千瓦风力发电机的研制和250千瓦风力发电机的消化吸收。目前,国际上已商品化的风力发电机单机功率超过500千瓦。国外大型风力发电机整体技术水平较高,实现了微机控制、无人值守,且可靠性高。但引进国外机组价格较高,超过每千瓦10000元人民币。因此,要大力发展我国的风电事业,必须走在引进消化吸收基础上不断创新、实现国产化的道路。
为我国迅速发展的风电场提供运行可靠、成本低的大型发电机组。“九五”要完成200~300千瓦风力发电机组的商品化样机和提高国产率,重点突破整机设计水平和叶片、控制器两大关键技术,使其整机技术水平和运行可靠性达到实用化水平,并能批量生产。此外,要根据专业特长,优化组合原则,在引进消化吸收的基础上研制500--600千瓦风力发电机。在技术方案上要为2000年后兆瓦级大型风力发电机研制提供一定的技术储备,与国际上发展的趋势相适应,使该容量风力发电机在二十一世纪初装备我国大型风电场,构成以国产机组为主体的我国风力发电大市场。
由于我国幅员辽阔,海岸线长,拥有丰富的风能资源,但地形条件复杂,因此风能资源的分布并不均匀。据中国气象科学研究院对全国900多个气象站测算,陆地风能资源的理论储量为32.26亿kw,可开发的风能资源储量为2.53亿kw,主要集中在北部地区,包括内蒙古、甘肃、新疆、黑龙江、吉林、辽宁、青海、西藏,以及河北等省、区。风能资源丰富的沿海及其岛屿,其可开发量约为10亿kw,主要分布在辽宁、河北、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西和海南等省、市、区。但北部地区这些省、区,由于地势平坦、交通便利,因此有利于建设连成一片的大规模风电场,例如新疆的达坂城风电场和内蒙古的辉腾锡勒风电场等。
截至2019年底,我国风电项目分布情况如图:
(每个圆形图标表示1个风电项目)
风电项目分布热力图如下:
截至2019年底,我国光伏发电项目分布情况如图
(每个圆形图标表示1个光伏发电项目)
光伏发电项目分布热力图如下:
截至2019年12月底各地区累计光伏发电装机(万千瓦)及占本地区总装机比重
31省市风力发电量排名情况
数据显示,2020年1-12月全国风力发电量为4146万千瓦时,同比增长10.5%。2020年1-12月全国风力发电量前十省市分别为内蒙古、新疆、河北省、云南省、甘肃省、山西省、江苏省、山东省、宁夏、辽宁省。其中,2020年内蒙古风力发电量排名第一,累计风力发电量为672.8万千瓦时。2021年1-4月我国风力发电量达2382.3万千瓦时,同比增长26.7%。
来源:泛能源大数据与战略研究中心、CWEA《中国风电产业地图2019》、全国新能源消纳监测预警中心
2019 年整机制造企业六大区域新增装机容量占比
2019 年,在六大区域中,华北地区新增装机容量最多,为751万千瓦(28%), 该地区制造企业装机分布依次为:金风科技(8.3%)、远景能源(4.3%)、明阳智能(4.0%)、中国海装(2.4%)等;华东地区新增装机容量633 万千瓦(23.6%),该地区制造企业装机分布依次为:金风科技(7.7%)、远景能源(5.6%)、明阳智能(3.2%)等;
中南地区新增装机容量566 万千瓦(21.1%),该地区制造企业装机分布依次为:远景能源(5.6%)、金风科技(5.0%)、明阳智能(4.0%)等;
西北地区新增装机容量434 万千瓦(16.2%),该地区制造企业装机分布依次为:金风科技(5.9%)、远景能源(2.3%)、运达股份(1.7%)等;
西南地区新增装机容量153 万千瓦(5.7%),该地区制造企业装机分布依次为:东方电气(1.4%)、 金风科技(1.4%)、远景能源(1.1%)等;
东北地区新增装机容量141万千瓦(5.2%),该地区制造企业装机分布依次为:金风科技(1.7%)、明阳智能(0.9%)、运达股份(0.5%)等。
截至2019 年底整机制造企业六大区域累计装机容量占比
截至2019年底,华北地区累计装机容量最多,达到6828 万千瓦(28.9%),该地区制造企业装机分布依次为:金风科技(6.3%)、联合动力(3.2%)、明阳智能(2.5%)等;
其次为西北地区,累计装装机容量5713 万千瓦(24.2%),该地区制造企业装机分布依次为:金风科技(9.2%)、联合动力(1.8%)、中国海装(1.5%)等;
华东地区累计装机容量为4107 万千瓦(17.4%),该地区制造企业装机分布依次为:金风科技(3.4%)、远景能源(3.3%)、上海电气(2.2%)等;
中南地区累计装机容量为2913 万千瓦(12.3%),该地区制造企业装机分布依次为:金风科技(2.5%)、明阳智能(2.3%)、远景能源(1.6%)等;
东北地区累计装机容量为2238 万千瓦(9.5%),该地区制造企业装机分布依次为:华锐风电(2.1%)、金风科技(1.8%)、明阳智能(0.9%)等;
西南地区累计装机容量为1834 万千瓦(7.8%),该地区制造企业装机分布依次为:东方电气(1.4%)、金风科技(1.1%)、联合动力(0.9%)等。
我国风电机组几乎遍布各个角落,在新疆天山,在青海湖畔,在冀北草原,在大兴安岭,在东海之滨,在横段山脉,他们源源不断地为我们提供清洁能源。内蒙古、新疆、河北等地地形平坦,风能资源集中,形成了许多“风电大基地”,特高压输电线路直接将风电输送到东部沿海城市和工业区。2022年,北京冬奥会和冬残奥会用电将全部来源于清洁能源。
图1|我国主要风电机组分布示意图
冀北草原上,西伯利亚冷高压南下,冷空气快速通过太行山脉和阴山山脉之间的缺口,狭管效应使空气加速通过。这里几乎是全国风资源最好的地区,也是我国风电开发最早的区域,密密麻麻的风电机组几乎覆盖整个冀蒙交界区。
图5-1|青海湖南岸风电机组分布图
图5-2|青海风电实拍图
图6|江苏沿海风电机组分布图
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