有效風能密度(WindPowerDensity)是指正當風速在(3-20)m/s內時,單位時間內通過單位面積的空氣流所具有的動能。根據美國可再生能源實驗室編制的手冊和我國編制的《風電場風能資源評估方法》中推薦的統計方法,有效風能密度計算公式為(3-1):PWD=(3-1)式中為日平均風速(m/s);P為H空氣密度(kg/m3);n為10年日均風速在(3-20)m/s內的總天數。在對有效風能密度的計算中,PWD值應以24h自記風速數據為準,如果取R均風速值,那么其計算結果那么需要訂正。朱瑞兆比照分析了全國300多個站點兩種風速資料計算值,本文借鑒其成果,各氣象站點多年平均風功率密度可被分為三個等級:(0-30)W/m2、(30-60)w/m2和>60W/m2。修正系數分別為1.2、1.8和2.4,所得結果與朱瑞兆計算的各地有效風能密度值相近,誤差率均在5%以內,滿足了風能資源開發潛力宏觀空問分析的要求。結合《風電場風能資源評估方法》中風能密度等級表,根據測算出的有效風能密度大小,全國風能資源豐富度可分為4個等級區,其分布如下:(1)風能資源豐富區是有效風能密度在200W/m2以上的地區。主要分布在內蒙古中西部等地區,半島、江浙和海南島西岸等區域的沿海地帶,福建崇武的最高值可到達392.7W/m2。(2)風能資源較豐區為有效風能密度在(100-200)w/in2之間的區域,主要分布在內蒙古高原大部、甘肅河西走廊和定西地區、新疆北部、青海西北部、云南以及沿海豐富帶向內陸以內的地區。(3)風能資源中等豐富區為有效風能密度處于(50-100)W/m2之間的區域,主要分布在新疆中部、西藏中北部、小興安嶺、山東、河南和沿海風能較豐區向內陸以內的中間的寬闊地帶。(4)風能資源貧乏區是有效風能密度低于50W/m2,主要分布在四川、重慶、貴州、湖南、湖北、江西、陜西和云南、廣西、廣東、安徽、河南的局部地區,以及青海東部、新疆西部、西藏東南部等地;其中青藏高原東南部、橫斷山脈、四川盆地、云南西部、貴州北部、重慶南部以及湖南西部等地的風能資源最為貧瘠,均小于40W/m2。在重慶酉陽和云南景洪,10年平均有效風能密度接近于0,為全國最低值。根據風能可用時數分布風能可用時數(WindAvailableTime)是指風速在(3?20)m/s內可供持續利用小時數,通常以年為統計單元。參考美國可再生能源實驗室編制的《WindResourceAssessmentHandbook》手冊和我國《風電場風能資源評估方法》中推薦的統計方法,風能可用時數計算公式為(3-2):(3-2)其中n為10年日均風速在(3~20)m/s內的總天數。通過公式統計,2001年-2010年全國離地面10m高度的387個氣象臺站年均式中F?為日平均風速(m/s);P為H空氣密度(kg/m3);n為10年日均風速在(3-20)m/s內的總天數。19能可用時數WAT年,并依據全國風能區劃分級標準,將全國陸地風能資源穩定度分為4個等級區,其空間分布特征如下:(1)年可用時數〉5000h為有效風能穩定區,包括內蒙古中西部、東北平原局部、山東和遼東半島、青海西部、西藏中北部和南部、以及江蘇、浙江、福建、廣西等省的沿海地帶,最高值在浙江石浦,年累計達7737.6h。(2)年可用時數在4000?5000h之間為有效風能較穩定區,分布在內蒙古大部、東北平原、山東西部、江蘇沿海、安徽局部、寧夏和甘肅南部、新疆北部、西藏中北部和南部、云南東部和海南西部沿海。(3)年可用時數在2000?4000h之間為有效風能中等穩定區,分布在大小興安嶺、長白山西坡、山東南部、河南中北部、安徽中部、江蘇西部、新疆北部、青海中部、西藏局部、四川西南部和云南北部、廣西和廣爾泡部沿海,以及海南島大部。(4)年可用時數<2000h為有效風能不穩定區,分布區域最廣,尤其在四川、江西、湖南湖北西部、廣東與廣西的大部、甘肅和陜西南部,以及新疆西部,年可用時數均低于lOOOh。全國最低值仍在重慶酉陽和云南景洪,年可用時數接近于零。新疆風能資源豐富區集中在9大風區,包括達坂城風區,阿拉山口風區、十三間房風區、吐魯番小草湖風區、額爾齊斯河河谷風區、塔城老風口風區,三塘湖-淖毛湖風區、哈密東南部風區、羅布泊風區。這些風區的中心區年平均風功率密度在200W/m2以上,有效風速小時數在5500h以上。有效風速小時數指3～25m/s各級風速出現的小時數之和。它表征著風力發電機可能正常運行的時間。新疆9大風區包括了新疆年平均功率密度在150W/m2以上的所有區域。理論上估計,新疆全年可提供風電27673億kW·h,風能資源蘊藏量極為豐富,是全國風能資源最豐富的地區。年平均風功率密度大于150W/m2的面積為12.6萬km2(表1),技術開發量2.34億kW,理論上估計,新疆全年可發電6771億kW。評價與分析風能資源開發潛力,目標為陸上lOm高度,并劃分風資源區域分布格局。從評價結果看,我國各區域的風能規模化利用潛力存在較大的差異,內蒙古中部和西部、河西走廊,以及江蘇、浙江、福建和海南西部沿海幵發潛力最高,自然和人文環境限制少,風能自然資源優越,大規模并網發電的可行性最大。其次,風能資源比擬豐富,包括內蒙錫林郭勒和呼倫貝爾高原、新疆東部和西北部、東北平原、河北北部、云南南部及東部沿海局部地帶,這些地區也適于規模化風電開發。再次,可開發利用風資源規模小、季節性利用的其它地區風能幵發潛力均屬中等。最后,還有風能資源太過貧乏區域,如一些省份如四川、湖南、江西、貴州等,不具備開發潛力。根據對全疆風能資源的估計和風區評價,從風能資源條件、根底設施、自然條件、經濟開展等綜合考慮,烏魯木齊達坂城風區、阿拉山口風區、十三間房風區和吐魯番小草湖風區在風能資源、交通、輸電線路及自然環境方面都具備了建設