桂林市風能資源開發利用研究

【摘要】風能資源的開發利用已經成為各國、各地列入議事議程的大事。桂林地處大陸內地，大規模有開發價值的風電場并不存在，但在一些較為平坦的高山頂上，還是存在具有開發價值的風電場所。開發山區風電場，對山區經濟發展具有極大的拉動作用。根據我們普查結果，資源縣金紫山和龍勝縣南山已經開始了風電場的建設，這將為桂林清潔能源的開發打開了新的篇章。

【關鍵詞】風能資源 開發利用 研究

【中圖分類號】D912.6【文獻標識碼】A【文章編號】1009-8585(2011)01-00-02

1 引言

風能(wind energy)是地球表面大量空氣流動所產生的動能。地面受太陽輻照后，不同地方氣溫變化會不同，加上空氣中水蒸汽的含量不同，就會引起各地氣壓的差異，在水平方向上，空氣就會由高壓向低壓地區流動，這就形成了風，風就具有風能。風能是一種天然能源，它有如下幾個特點:(1)能夠再生，永不枯竭。只要太陽和地球存在，就有風能，因此它是取之不盡，用之不竭，可再生的能源。(2)蘊藏量豐富，地球表面到處都有分布。(3)清潔無污染，到處都可開發利用。煤、天然氣、石油的大量消耗，總有一天會挖完采盡，燃燒這些東西還會排放大量的CO2等污染物，會給人類生活環境造成極大污染和破壞，危害人類健康，而風能開發就沒有這樣的弊病，風能開發利用越多，空氣中的漂塵和降塵會越少。另外，風能的開發也不存在開采和運輸問題，無論何地(海邊、平原亦或山區)只要有開采價值，設備能夠運輸到位，都可建立風電站，就地開發，就地利用。通過電網遠程運輸，還不會造成污染和環境問題[1]。

在當前全球能源供應日趨緊張的形勢下，充分開發和利用風能資源，對建設節約型社會，保持國家及地區的經濟可持續發展有著十分重要的意義。在應對氣候變化，減少溫室氣體排放的措施中，提高能源使用效率與發展再生能源已成為眾多國家的選擇，而風電是目前技術最成熟，價格最據競爭力的可再生能源。據計算全球的風能是全球水能的10倍多[2-5]。

對于內陸的桂林山區，在海拔1000m以上的不少山頭，老百姓反映常年都有比較大的風，根據群眾反映，我們組織各縣氣象局對可能存在大風的地方進行了考察，給市發改局提供了可以開發風電場的考察報告，根據我們的考察結果，資源縣金紫山風電場一期工程已經啟動。龍勝縣南山風電場的開發業主已經確定，現在正進行立塔測風階段。資源金紫山項目，中國電力投資公司將在上面投資20億，解決了沿途鄉村的通路問題，還可以為山區增加旅游項目，其風電場的稅收和間接經濟效益，可以為山區經濟發展發揮重要的作用。為此，山區縣鄉政府對開發山區風能資源產生了極大的興趣，市政府對此也高度重視，大力支持，促進了桂林風電場的順利發展。

2 風能的計算

風能資源決定于風能密度和可利用的風能累計小時數，風能密度是單位迎風面積可獲得的風的功率，與風速的三次方和空氣密度成正比關系[6]。

E＝1/2g ρAV3(kg·m／s)

式中:A——空氣流動面積(m2);V——風速(m/s);ρ——空氣密度(kg/m3);g——重力加速度(m/s2)。上式如按kW計量只需乘以轉換系數1102即可。

風能資源受地形的影響較大，世界風能資源多集中在沿海和開闊大陸的收縮地帶，中國的東部沿海、內蒙古、新疆和甘肅一帶的風能資源相當豐富。最好的風能密度可以達到300瓦/平方米以上，3m/s-20m/s風速年累計超過6000小時。新疆達坂城1992年開始建設中國最大的風力發電站。

一般認為，可以將風電場風況分為三類:年平均風速6m/s以上時為較好，7m/s以上為好，8m/s以上為很好。

3 桂林地區的風能普查工作

風能作為永久性的可再生清潔資源，有國家產業政策上的支持，開發潛力很大。桂林市屬于能源全部依靠買進，能源比較緊缺的地區，風能開發利用更加顯得重要，如何開發利用桂林市的風能資源，必需對我市風能資源的開發利用做出規劃，首先對我市風能資源現狀進行認真的普查，得出我市風能資源分布的區劃圖，為我市風能資源開發利用提供科學依據。

3.1 風能資源調查的組織實施

桂林市風能資源調查工作于2005年底開始實施，由市氣象局組織人員對全市各縣氣象站1971-2000年30年的風觀測資料進行整理，對全市各縣城風資源情況進行分析，并形成風向風速統計表。同時根據1:5萬軍用地形圖及桂林市的氣候特點進行分析，劃出大風普查重點地區，提交各縣進行普查。

桂林市12縣氣象局在市氣象局的組織下，于2006年初利用各縣召開兩會的機會，組織鄉鎮村屯兩級的會議代表召開座談會，聽取來自各地農村的風力情況反映。同時利用向鄉鎮村屯發放調查問卷的形式，廣泛收集群眾反映的大風信息。各縣氣象局還分別到可能有大風的地方召開當地群眾小型座談會，到風比較大的地方實地考察和電話調查，全市先后共組織各種座談會45次，實地考察40人次，電話調查25人次。

各縣根據座談會、調查問卷、電話咨詢、實地考察所收集的資料進行認真分析，形成本縣風能資源分布考察分析意見，并上報市氣象局。市氣象局根據各縣匯總上來的意見，結合桂林市地形分布，形成了桂林市風能資源分布圖，及全市風能資源分布的綜合考察報告。

3.2 對可能存在較好風場進行實地考察

為了做好桂林的風能資源調查工作，由市發改委組織，市氣象局參加，先后到了廣東惠來、南澳島進行考察，根據外地風電場開發的環境要求，結合桂林市的實際，我們于2006年春季分重點，先對資源金紫山、龍勝南山等海拔在1700m左右的山頂進行考察。2007年以后，又先后對興安的莫川及摩天嶺、灌陽的海洋山頂、全州的天湖山、靈川的藍田、資源的古田等地進行實地考察。

4 桂林風能資源的基本情況

4.1 桂林的地形

桂林地處廣西壯族自治區的東北部，地理坐標為:24°15′至26°23′，東經109°37′至111°29′，略呈南北向長方形。總的地勢是北高南低。北部主要山脈有越城嶺、大南山、天平山，越城嶺主峰貓兒山，海拔2141.5米，是華南第一高峰。東部有都龐嶺，境內最高峰韭菜嶺，海拔2001米。中部有海洋山，主峰寶界嶺，海拔1936米。西部有架橋嶺，主峰四定山，海拔1247米。南部為大瑤山北沿的余脈，這些主要山脈除架橋嶺略呈南北走向外，其余均呈東北—西南走向。它們在一定程度上起到截留暖濕的海洋氣流和削弱南下冷空氣的作用，而其間各地則是南北氣流的通道，其中北起全州、途經興安、靈川、桂林、臨桂，南到永福為典型的湘桂走廊。海洋山和都龐嶺之間為典型的灌陽、恭城、平樂峽谷。

4.2 大風季節變化

影響桂林地區的大風夏半年和冬半年不同，冬半年主要是受冷空氣影響造成的偏北大風;夏半年常受雷雨大風影響，風向比較亂;在春夏相交季節，冷空氣來前，本地區常出現明顯的偏南風。

4.3 大風分布

大風的分布主要考慮地形分布。冬季偏北大風對全市都有影響，夏季大風局地性強，沒有明顯的大風地帶。

根據地形特點，大風又可以分為峽谷風和高山風。明顯的峽谷風地帶是湘桂走廊和灌陽的黃關經觀音閣到恭城的龍虎、嘉會至平樂的沙子鄉。由于山地對大風的阻擋，各高山頂上，大風比山下要大得多，特別是海拔高于1000米的山峰，風況可以“較好”的等級。如市區堯山頂、資源的十里平坦、真寶頂、興安貓兒山頂、灌陽韭菜嶺、寶界嶺、龍勝南山頂、螞蝗坪、靈川扼子山頂、臨桂廣福頂、永福四定山頂、登云山頂、恭城銀殿山頂、荔浦豬頭山頂。

根據全市氣象站網觀測資料及地形分布綜合分析，桂林地區的風能資源分布區域主要集中海拔1000米以上的高山頂和湘桂走廊及灌陽到恭城走廊。

湘桂走廊及灌陽到恭城走廊的大風成帶狀分布，湘桂走廊從全州縣的廟頭鎮經興安縣的界首鎮和溶江鎮、靈川縣的三街鎮和甘棠鎮到臨桂縣的四塘鎮，風力都比較大，特別是冬季的偏北大風，湘桂走廊更是比其他地方明顯。其中北風最大的地方是興安縣的界首鎮、溶江鎮到靈川縣的三街鎮一帶。全州縣氣象站30年年平均風速可以達到3米/秒，界首鎮和三街一帶的風速約達到4～5米/秒以上。另外，灌陽的黃關鄉到恭城縣的龍虎、嘉會鄉風能資源也十分豐富，風速約在4～5米/秒以上。

5 桂林山區風能開發的基本條件分析

5.1 不利條件

山區風電場開發沒有北方草原和沿海地區方便，首先是交通條件，基本上都達不到設備運輸的要求，即便原有上山公路，也要加寬、拉直。

5.2 有利條件

風電場的開發還要避開人口密集區域，植被破壞少，地勢比較平坦。桂林的山區人口稀少，山頂上基本沒有人住，植被基本是草地，樹木都長不起，這對風電場的開發極其有利。已開發和待開發的幾個場地，市電的接入也比較方便，除了海洋山頂條件稍差外，其他場地基本都有上山公路。龍勝縣的南山、資源縣的十里平坦是桂林最理想的風能資源開發地。龍勝縣的南山，地勢較高，海拔1700米，與湖南省城步縣南山牧場相連，風能資源十分豐富，根據南山立塔觀測分析，龍勝南山年平均風速可以達到6米/秒以上。資源的金紫山(也叫十里平坦)，因山頂寬而平得名，山頂海拔高約1700米，位于湖南南山的正東面，據當地老百姓反映，山上一年四季都有風，據立塔觀測資料分析，年平均風速和南山差不多，可以達到6米/秒以上，兩處山上一年四季都有很大的風，但超過10級以上的大風很少，風速一般都在5～15m/s之間，風的質量很高，對風力發電非常理想。廣西區電力工業勘察設計研究院現場考察認為，南山可用風電場場地30平方公里，風電場可裝機容量達150MW;金紫山可用風電場場地20平方公里，風電場可裝機容量達100MW。

6 小結

1)桂林地處內陸，找不到特別好的大片風電場地，但在海拔1000m以上的高山頂上還是具有開發價值的，實測風況可以達到“較好”的等級。

2)山地風能資源開發對于交通來講，成本要增加，但拆遷、補償等基本不用開支，風電場項目的實施可以拉動山區經濟的發展，是山區政府和農民都得利的惠民工程。

3)桂林“較好”風電場有資源縣金紫山、龍勝縣南山、全州縣天湖、興安縣摩天嶺、灌陽縣海洋山。目前金紫山和南山已經正式啟動。

參考文獻

[1] 李美云，可再生的新能源之王-風能，金融博覽[J].2010.10:66-67.

[2] 佚名，風能資源詳查結果，農業工程技術:新能源產業[J].2010.1:39-39.

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[4] 朱歷，中外六位老總談風論電，電器制造[J].2010.5:20-21.

[5] 佚名，我國將在六省區打造7個千萬瓦級風電基地，水電勘測設計[J].2010.1:23-23.

[6] 劉志煌，楊宜民，風能評估系統的研究與實現，計算機工程與設計[J].2010.10:2363-2366.