風能資源在山地開發(fā)中的綜合運用

■王首一 ■河北工程大學，河北邯鄲 056038

風力發(fā)電運用風能這種容易獲得的可再生能源轉(zhuǎn)化為我們生活、生產(chǎn)中需要的能源，技術(shù)基本成熟，在當代強調(diào)節(jié)能環(huán)保的新形勢下越來越受到重視。對于我國經(jīng)濟處于快速發(fā)展的現(xiàn)階段來說，土地占用與能源需求不斷加劇，導致土地與能源資源的稀缺性越來越突出。河北省建設(shè)雖位于平原地區(qū)，山地丘陵仍占有省域面積的48%，比例高，開發(fā)利用不充分且不生態(tài)，我省對于太行山脈、燕山山脈等山地利用還處于原始性破壞性開采。本課題在傳統(tǒng)的山地開發(fā)模式上，結(jié)合國家推行的新能源政策，對山地風電場進行立體開發(fā)，即推進山地農(nóng)畜和農(nóng)家樂旅游業(yè)的同時增加風能發(fā)電，并將所獲電能接入國家電網(wǎng)。這樣不但緩解了土地供需、能源緊張問題，而且化解了北方地區(qū)火電生產(chǎn)時產(chǎn)生的PM值超標，進一步優(yōu)化了我省的空氣質(zhì)量，帶動區(qū)域經(jīng)濟增長，實現(xiàn)科學的可持續(xù)發(fā)展。

1 河北省風能資源儲量

根據(jù)氣象臺站多年實測風能估算出河北省的風能資源儲量陸上達1700萬KW，風能資源豐富。平均風速冬季較大，晝夜變化小;夏季較小;春季晝夜變化大，整體上具有周期性變化規(guī)律。我省的太行山區(qū)，除風能儲量最小區(qū)東部山麓區(qū)域外，其他大部分中山、低山以及丘陵地區(qū)的風能密度在50～150W/m2，有效風速累計時數(shù)可達2000～4000h［1］，可利用風力數(shù)量巨大。

2 風能資源利用現(xiàn)況

由于河北省山體大多為石山，植被較少，南方單純的農(nóng)業(yè)思路方向并不適合北方，北方的山地開發(fā)更適宜加入風能發(fā)電這種利用無污染可再生能源方向且其發(fā)展前景廣闊。在國家推行清潔能源政策的引導下，已約有17個大型風電場在河北省境內(nèi)建立，總裝機容量134萬KW［2］，利用風能發(fā)電納入全省的統(tǒng)調(diào)電網(wǎng)，具有了一定的規(guī)模。如河北省蔚縣。

蔚縣位于西伯利亞與蒙古冷空氣南下的風道中，其南部山區(qū)風力資源豐富，年平均風速大于7m/s且風向較穩(wěn)定，可利用風力遠遠高于省域內(nèi)大多地區(qū)，多家大型能源企業(yè)在此開發(fā)建設(shè)風電場，選址于山體的中上部，風電裝機總量約40萬KW［3］，單機容量可達2000KW，均已并入國家電網(wǎng)，實現(xiàn)商業(yè)運營。風輪機散布于山脊間，對山體視覺影響較小，更甚于黃花梁附近的風輪機與遠處的空中草原旅游區(qū)影映，提升了景觀特色。

對風能的利用不僅僅是發(fā)電，對于河北省很多山區(qū)的水泵抽水還可改進為風能提水，在承德縣某些鄉(xiāng)村的實踐證實其確實是解決山區(qū)飲水、灌溉的有效途徑。山地架電難、水資源貧乏而風能資源豐富，僅依靠蓄水池和風能提水設(shè)備，就可滿足日常生活、生產(chǎn)需要，節(jié)約了電能，減少了能源轉(zhuǎn)化傳遞中的進一步消耗。

基于我省風能資源儲量大的特點，適宜開發(fā)新能源，改善山地資源的“單一”開發(fā)利用現(xiàn)狀。從農(nóng)、畜、旅游和新能源多方面結(jié)合對山地進行立體綜合開發(fā)，是我省解決利用與護理、當前與長遠的矛盾，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益統(tǒng)一的有效途徑。

3 山地風能資源開發(fā)存在問題

對實際項目及其后期維護情況進行調(diào)研后我們發(fā)現(xiàn)，由于區(qū)域的地貌、氣候差異以及太陽輻射造成的風強度不同，而且其還隨季節(jié)時間變化，特別是河北省這種季風氣候區(qū)，風電場的選址尤為重要。山地風能分布不均衡、差異大，前期依照山地風特性以及實際考察情況布置測風塔以便后期選址。除了風電場適宜的選址，風機的安裝也對其是否能更有效地利用風能有一定影響，機組的選用與布置不宜照搬簡單地形區(qū)域優(yōu)秀案例。在實際項目中，這兩方面有存在一定的缺陷與問題:

(1)風資源統(tǒng)計數(shù)據(jù)過于老舊，我國現(xiàn)發(fā)表的風資源數(shù)據(jù)是1981年版;數(shù)據(jù)中未涉及給出分區(qū)詳圖。對于實際的測風塔的布置造成一定的不便和不準確。

(2)風電功預測的精確度不高。風能的隨機性導致風力發(fā)電對電力調(diào)控的難度大大增加，對電力系統(tǒng)不穩(wěn)定沖擊同時還增加了經(jīng)濟支出，對風電功率精確預測有助于適宜的選址，現(xiàn)今的技術(shù)條件還無法完全滿足。

(3)風機仍有部分依靠國外進口以及外國先進技術(shù)，成本較高;部分單機容量偏小。

此外，建設(shè)風電場風輪機會對山體整體景觀造成一定的割裂，如何保證景觀的完整性與協(xié)調(diào)統(tǒng)一也是利用風能的風電場設(shè)計難點之一。

4 解決問題的思路方向

基于上述存在問題，需重點解決風能數(shù)據(jù)的更新以及加速研究提升國產(chǎn)風機組，除此之外還有對規(guī)劃師的幾點要求。

(1)風能數(shù)據(jù)更新和其新技術(shù)的運用。全球氣候變暖會對風能產(chǎn)生一定改變，需要重新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，大范圍與中小尺度結(jié)合，甚至可以運用衛(wèi)星遙感技術(shù)使其預測、評估更為準確。

(2)推進我國風電產(chǎn)業(yè)的研發(fā)體系。在政府的推動作用于經(jīng)濟利益的促使下，河北省建立了風電技術(shù)研發(fā)中心，提高風電產(chǎn)業(yè)的整體水平。部分達到全球領(lǐng)先水平，如中航惠騰——國內(nèi)風輪葉片企業(yè)。

(3)規(guī)劃行業(yè)的專業(yè)化細分。要求規(guī)劃師對風電場設(shè)計時除了細致理解風電場方案項目的同時，不僅僅局限于規(guī)劃專業(yè)知識，還要對風電場涉及的機械設(shè)備及其運作有一定了解，能夠做出適合所規(guī)劃區(qū)域的方案。

風能是易獲取、可再生的清潔能源，對于河北省來說開發(fā)大面積的山地區(qū)域，有效利用風能是一種促進社會發(fā)展的經(jīng)濟、環(huán)保的措施手段。我國新能源利用中存在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)追求科技含量，不注重造價等誤區(qū)，山地開發(fā)利用風能這種節(jié)能惠民的產(chǎn)業(yè)需要特別注意的是開發(fā)成本與收益(包括經(jīng)濟收益與生態(tài)效益)，達到自然環(huán)境與山地開發(fā)、城市發(fā)展三者協(xié)調(diào)發(fā)展。

［1］潘英書，王秀英，閻庚波，宋永昌，孫振清，武仲.河北省太行山區(qū)風能資源探討［J］.河北農(nóng)業(yè)大學學報，1991(04).

［2］楊斷利，張立梅，籍穎，呂晶.河北省風能特征及其對風速預測算法的改進［J］.科技傳播，2013(06).

［3］武寧.山地型風電場的建設(shè)對森林生態(tài)系統(tǒng)影響淺析［J］.河北林業(yè)科技，2013(04).