中国近五十年风速及风能的时空变化特征

摘要

风能是一种前景良好的可再生能源，它的开发利用得到了政府的高度重视。准确合理地评价风能资源分布状况和变化特征是风能开发利用、风能选址的重要前提。在21世纪之前，各国学者对气候变化中的气温、降水研究较多，对风能的研究较少，而影响风能的最直接因素就是风速的大小，因此，利用观测资料对风速的时空变化以及区域分布特征的研究显得很有必要。
　　 本文利用1960-2005年共计46年全国753个气象站逐日风速、气温、水汽压、相对湿度等资料，首先从整体上分析了中国40多年来近地面风速的时空分布以及年代际、年际、季节等变化规律。结果表明：我国风速高值区主要分布在中蒙边境地区、东北地区及沿海三大地带，该地区相应的年有效风速天数也相对较大，其中新疆东部、柴达木盆地是风速年际变化最大的地区。中国地区近地面风速整体呈下降趋势，平均每十年减少0.124m/s。风速和年有效风速天数的年代际变化趋势从20世纪60年代开始逐渐下降，到90年代稍有增加的趋势。就四季而言，春季风速最大，其次是冬季，再次是夏季，秋季风速最小；春季有效天数最多，平均比夏秋冬三季高出10天左右。其次对中国风能资源的区域特征进行了研究分析。全国近年来年平均风速在2.25-2.75m/s之间，东北、华北和华东地区的平均风速在3m/s左右，高出西北西、西北东、华南、长江中下游地区0.75m/s左右，高出西南地区1m/s多。另外，从一年12个月的风速变化来看，东北、华北地区为“两高一低型”；华南和长江中下游地区为“平缓型”；西北西、西北东和西南地区为“一高型”，即仅在春季有一高值。风功率密度的年变化、有效风速天数的年变化与平均风速的变化基本一致。随后本文还将江苏省12个气象站的资料按三种方法进行分类：一、沿海站和内陆站；二、城市站和乡村站；三、有、无降水日。用常规的统计方法进一步分析了江苏地区近50年近地面风速的年内、年际、年代际等变化规律。主要结果是：近50年来风速呈下降的趋势；沿海站的风速大于内陆站的风速，但是其下降速率小；乡村站的平均风速高出城市站0.4m/s左右，下降速率也略大；夏季海陆站、城乡站的风速差较小，冬季较大；强风天数的变化与平均风速的变化类似。最后，本文进行了总结讨论，指出研究中不足之处以及后续工作中应努力提高和改善的地方。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1风能开发现状

1.1.1风力发电在国外开发现状

1.1.2风力发电在国内开发现状

1.2风能研究现状

1.3本文研究内容和特色

第二章资料和方法

2.1所用资料

2.2资料处理

2.2.1基本气候状态的统计量

2.2.2主要风能资源参数计算

2.2.3数据缺测处理

第三章中国风速及风能的时空变化特征

3.1基本统计量特征

3.1.1风速等级频率分布

3.1.2平均风速的气候趋势变化

3.1.3平均风速的年变化

3.2气候平均空间分布特征

3.2.1年平均空间分布

3.2.2季节平均空间分布

3.3年际变化的区域特征

3.4气候变化趋势

3.5小结

第四章中国风速及风能区域特征

4.1各区域风能资源对比

4.2各区域变化趋势对比

4.3各区域年变化对比

4.4小结

第五章江苏省分类站点的风速差异

5.1站点分布及其分类说明

5.2变化趋势

5.3年代际变化

5.4年变化

5.5小结

第六章总结与展望

6.1主要结论

6.2存在不足与展望

附图

参考文献

致谢