中国1960-2016年风能资源的时空分布特征

基于462个气象观测站1960–2016年共57年的近地面风速日资料,利用克里格空间内插,最小二乘法,相关系数检验和经验正交函数分解(EOF)等方法分析了年均和各个季节中国区域风速及有效风能密度的时空变化特征。研究结果表明:在中国北部和部分沿海地区年平均风速在3 m s-1以上,有效风能密度在75 W m-2以上,而在中国南部地区平均风速和有效风能密度均较小。近五十多年以来,中国区域年均和季节平均风速呈明显下降趋势,北部地区春季递减率最大,沿海地区冬季递减率最大。广东部分地区年平均风速有增大的趋势,西南,华南和华中西部地区年平均风速变化不大。平均风速大的区域,递减率也大。年平均风速和年有效风能密度的主要空间分布模态表现出高度的一致性,均呈现逐年减小趋势。中国风速及风能资源的减小趋势,主要与全球变暖及土地利用变化有关。     

山东沿海风能资源分布特征及评估

利用山东省沿海测风塔70 m高度完整1 a的观测资料计算分析风能资源参数特征.结果表明：山东沿海地区平均风速与有效风功率密度分布特征相似,烟台沿海区域平均风速及有效风功率密度最大分别达到6.7 m/s、463.5 W/m²,沿海北部地区风能资源最为丰富,日照地区最少;受海陆风作用,春季风能资源最好,其次是冬季,夏季最差,风速最大值基本出现在14-16时;年有效风能时数及百分率分别为7 440 h、85%;风能密度分布基本以偏北或偏南方位较大.沿海区域风能资源分布特征与长年代评估结果及数值模拟结果基本一致.     

1963—2012年内蒙古自治区风速的时空变化特征分析

利用内蒙古自治区1963—2012年95个地面气象观测站的风速观测资料,分析该地区风速的时空变化特征,包括内蒙古年平均风速的变化特征、四季风速变化特征、不同区域风速变化特征,旨在揭示长时间序列的历史风速变化规律,为预测今后内蒙古风速变化趋势奠定基础,并进一步为内蒙古风能资源的开发与利用提供理论参考依据。结果表明:近50a内蒙古地区年平均风速呈现非常显著的减弱趋势(p<0.01),平均每10a减小0.24m·s-1,50a间四季平均风速由大到小依次为春季>秋季>冬季>夏季,风速平均值分别为3.81、2.93、2.90、2.84 m·s-1。四季平均风速的减弱速度介于-0.19^-0.29 m·s-1/10a之间,其中以春季风速减小最为显著,冬季、秋季次之,夏季风速减弱最缓。具体到各盟市:兴安盟、通辽市、赤峰市、锡林郭勒盟、乌兰察布市、包头市、阿拉善盟这几个区域的风速较大,年平均风速均在3.0 m·s-1以上,是风能资源的富集地区,尤其是位于中部的锡林郭勒盟和包头市的一些区域,年平均风速达5.0 m·s-1以上,风能资源蕴藏量最为丰富。风速变化趋势的空间分布结果显示:近50a间包头市和乌兰察布市风速减弱幅度最大,二者平均每10a风速分别减小0.36 m·s-1和0.38 m·s-1。     

河源市风能资源特征和开发利用前景分析

选取河源区域内五个气象观测站1956-2000年逐日观测资料和2009-2010年逐小时观测资料,利用统计学方法分析近地面风速及风能特征.结果表明:根据河源东西高、南北低的地形地貌,形成一个天然风口,处于中间区域的和平风能最大,河源北部的龙川、连平次之.和平的平均风速、最大风速、大风日数等方面均居各站之首.和平站的日平均风能有效时数为10.3h、年平均风能有效时数为3801h、年平均有效风能密度为124.7w.m-2;河源区域内的和平、龙川、连平为风能较丰富区,东源为风能可利用区,紫金年累计可利用风能小时数在2000h以下,为风能缺乏区.并根据地域和气候特点,分析河源风能开发利用前景.     

近30年中国地面风速分区及气候特征

通过中国近地面风速区划可以深入了解风速分布规律,有助于研究风速的变化机制。利用1980-2009年中国608个测站的日平均风速资料,经过旋转经验正交函数分解法(REOF)得到10个分区,各分区范围和地形有一定的关系。风速频率曲线变化表明,中国北部地区(第3、4区)风速偏大,中部地区(第2、10区)风速普遍较小;对比分析了区域有效风速日数频率和风能分布。根据谐波方法得到各分区风速的年变化特征,大部分区域呈单峰单谷型或双峰双谷型,高值区主要出现在春季,并分析了形成上述特点的可能天气学成因。风速线性倾向估计结果表明,中国大部分地区风速呈减小趋势,第1、4、5区平均风速递减率在-0.028~-0.023 m·s-1·a-1之间,但是,中部地区(第2区、第6区西部、第10区)年平均风速出现递增。通过Mann-Kendan法和小波分析方法检测表明,第2、3、5区突变点出现在2000年附近,第1、4、6区突变点出现在20世纪90年代初。环流特征量指数和风速同期相关性分析,揭示了北极涡和副热带高压对风速的影响。     

河西走廊东部风能资源分布特征及开发利用

利用河西走廊东部5站1971-2004年逐日4次定时地面气象观测资料和2005-2006年地面自动气象观测站逐小时气象观测资料,用统计学方法分析了该区域近地面风速及风能的演变和分布。结果表明：河西走廊东部环境风速的气候变化比较稳定,但探测环境变化较大的站点风速下降十分明显;风能分布具有山区最大、沿河西走廊峡管和荒漠地带次之、中部武威绿洲盆地最小的地域分布特点;南部山区年平均风速均大于等于3．5m·s^-1、全年各月平均风速均大于等于3．0m·s^-1,且全年风向、风速跃变小,习平均有效风能时数大于等于13．9h,年平均有效风能时数大于等于5000h,因此具有较大的风能开发利用价值;北部荒漠和沙漠地区年平均风速为2．7m·s^-1,一年中3～7月风速较大,日平均有效风能时数为8．7h,年平均有效风能时数为2913h,年平均有效风能密度为82．7W·m^-2,具有季节性风能开发利用价值;位于绿洲盆地的凉州区由于各项风能参数均较小,不适宜进行风力发电。根据河西走廊东部地域和气候特点,分析了风能开发利用前景。     

中国沿海风能分布特征及其影响因子的数值模拟

利用欧洲中期天气预报中心0.75°×0.75°再分析资料,对中国海岸线两侧相邻区域内的风能、风速进行研究,讨论不同季节、不同区域风能、风速的分布特征;利用WRF(Weather Research Forecast)模式模拟海表面温度上升和城市化发展对中国东部沿海风能的影响。结果表明:1)中国沿海风能的时空分布不均一,季节变化明显。春季渤海湾区域风能明显大于其他三区(华东沿海、东南沿海和南海北部沿海区域)。夏季渤海湾区域风能显著小于其他三区,而华东沿海区域风能稍大。秋季东南沿海和南海北部沿海区域风能较大。冬季沿海四区风能大小接近。一般而言,秋冬季风能较大、春夏季风能较小,夏季风能显著小于冬季。2)不同区域、不同季节风速的年际变化存在明显差异。除冬季东南沿海区域风速有增大趋势外,其他区域各季节风速都呈缓慢减小趋势,但减小幅度很小。3)海表温度升高在不同季节对风速的影响不同。春季渤海湾和山东半岛、北部湾沿海及杭州湾风速随海温升高而增强。夏季海温升高幅度不同,则风速显著变化区域不同,但大部分沿海区域风速随海温升高而增强。秋冬季风速随海表温度升高而增强,影响区域较稳定:秋季东南沿海和华东沿海区域风速增强,冬季渤海湾和南海北部沿海区域风速增强。4)城市化发展增大了地表摩擦力,使得夏秋季登陆我国的热带气旋迅速减弱,沿海风速随之减小。     

1961—2017年中国华东区域高空温度变化特征

利用中国华东六省一市13个探空站1961—2017年高空温度数据,对850 hPa、500 hPa、200 hPa高空温度的时间变化特征和空间变化特征进行分析,结果表明：1961—2017年中国华东区域对流层中下层增温趋势明显,向上增温趋势减弱,对流层顶增温趋势有所增强。850 hPa、500 hPa温度的年代际变化均呈现出先降低后升高的趋势,而200 hPa温度的年代际变化则呈现持续升高的趋势。秋、冬季在各个层次上均为显著的增温趋势,冬季的增温趋势明显大于其他季节,500 hPa春季和200 hPa夏季有微弱的降温趋势。不同层次年平均气温的空间分布均有明显的南北差异,且随着高度的增加,南北平均温差先增大后减小。850 hPa、500 hPa年平均温度的空间变化趋势一定程度上呈现出华东沿海地区增温趋势大于内陆的特征,200 hPa则呈现华东南部的增温趋势大于北部的特征。850 hPa各季节呈现出中国华东沿海地区增温、内陆增温趋势不如沿海地区或内陆呈现降温趋势,500 hPa的春季和200 hPa的夏、秋季则呈现出中国华东南部地区增温、北部地区降温的趋势。     

吉林地面和高空风速变化特征及成因分析

利用1975-2012年吉林50个地面气象站观测资料和3个探空站测风资料,对地面和0.5~40km高空风速的时空变化特征进行了分析,并分析了高、低空风速变化的原因。结果表明:吉林地面(10 m)年和四季平均风速均呈现中西部和东部近海区较大、东南部地区较小的空间分布特征;近38年吉林地面年平均风速平均每10年减少0.21 m·s~(-1),高于全国平均和大部分区域平均,大风区或大风季节的风速减小幅度最大;在1975-2012年期间,吉林高空风速随高度增加呈先减小后增大的变化趋势,对流层和平流层下层的夏季平均风速趋于减小,冬季平均风速趋于增加,而且冬季风速增加对年平均风速增加的贡献最大。大气环流系统对吉林地面和高空风速均有影响,城市化的发展、观测环境的改变减小了地面风速。     

江苏省年最大风速的时空分布及突变分析

根据江苏省34a年最大风速资料,用EOF、REOF方法研究了江苏省年最大风速的空间分布形式和长期变化趋势。结果表明:(1)34a年最大风速基本在11m/s以上,其中最大值区位于盐城的南部和南通的北部,在15m/s以上。近34a来具有明显的波动,整体上呈减小的趋势。(2)EOF分解的第一特征向量场空间分布绝大部分为正值,说明其变化具有极好的一致性,第一时间系数的变化相当于年变化。但是各特征向量场之间的特点相差明显。(3)REOF分析方法表明其可以被分为5个区,分别为西北区、西南区、东南区、中部地区、东北区,各个区域的年最大风速均呈现减小的趋势,但是减小的程度各不相同。突变特征各个区域表现也不同。     

江苏北部沿海风电场气象灾害风险评估

在对江苏北部沿海9个国家基本(一般)气象站近60年来热带气旋样本统计分析基础之上,结合近4年闪电定位仪资料,分析了影响江苏北部沿海地区的热带气旋、沿海大风和闪电的时空分布规律及其可能对该区域风电场造成的影响。结果表明:①影响江苏北部沿海地区的热带气旋以西北行路径和登陆后北上出海居多,占总数的73.2%;②建国以来影响该区域的热带气旋中,有87.7%的热带气旋可为风电场带来经济效益,进行适当防御后不会造成损失的占12.3%,尚无破坏型热带气旋个例;③江苏北部沿海地区雷雨季节(6—8月)应加强对机组的防雷检查,特别是江苏北部沿海地区的盐城区段更应加强雷电防护监测工作;④江苏北部沿海地区50年一遇最大风速和极大风速符合国家Ⅲ/Ⅱ型风机安全运行标准。     

ERA5再分析资料对甘肃省近地面风速气候特征及变化趋势再现能力的评估

为了探究ERA5再分析资料对甘肃省近地层风速的再现能力,利用甘肃省1981-2020年80个国家级气象台站的地面风速资料,分析了近40年间甘肃省风速变化情况,并比较了第五套欧洲中期天气预报中心再分析资料（ERA5）与观测资料变化趋势的异同,讨论了其对甘肃省地面风速的再现能力。结果表明,甘肃省四季平均地面风速自西向东逐渐减小,地面风速最大季节均为春季,不同地区风速偏小季节有所差异;近40年地面风速的变化整体上趋于平稳,但各站点春季风速以显著下降趋势为主,其余三个季节以上升趋势居多;在20世纪90年代初以前四季平均风速均呈现减小趋势,春季变化趋势最强,秋季变化趋势最弱,之后转为平稳变化或上升趋势,冬、夏两季风速上升趋势较强。ERA5再分析资料对甘肃省风速月际变化和主要季节特征的再现能力较好,但对各季节平均风速值和风速长期变化趋势的再现能力较差,仅在风速下降时期有较好的再现能力,并且ERA5风速资料也不具备再现甘肃省各季节风速长期趋势的能力;ERA5再分析资料不能直接用于估算甘肃省的风能密度,但对其进行线性偏差订正后,在风能密度的多年平均值方面有较好的再现能力。     

1981—2016年山东陆地观测最大风速变化特征

基于山东1981—2016年121个气象站的年最大风速观测数据,应用气候倾向率、Mann-Kendall检验等方法研究了山东年最大风速的空间分布特征、时间演变规律及突变特征、重现期特征。结果表明：山东年平均最大风速呈逐年波动减小变化趋势,气候倾向率为-1.41 m·s-1·（10 a）-1,减小趋势极显著;沿海地区和鲁中山区最大风速较大,鲁南和鲁西南较小;2000年以来,最大风速相对20世纪80、90年代明显减小;莱州湾、山东半岛东南沿海减小趋势最明显,鲁东南等地减小趋势较小;山东最大风速在2002年前后发生突变,突变后明显减小,不同区域最大风速突变发生年份不同;50 a和100 a最大风速重现期结果与观测的最大风速空间分布类似。     

河北省风能详查区风速日变化特征

根据我国风能资源详查测风塔资料,对2009年6月至2010年5月期间河北省境内22座测风塔上70 m高度的风速资料进行整理后,分析了内陆和沿海地区四季风速的日变化特征。结果表明：该风能详查区冬（夏）季平均风速最大（小）;内陆（沿海）地区四季日平均风速呈现出白天大（小）、夜间小（大）的特点;在风速的日变化幅度上,春、秋季...     

1982—2000年中国区域地表反照率时空分布特征

利用1982—2000年NOAA-AVHRR数据资料,研究了中国区域地表反照率的空间分布及其随时间的变化规律。结果表明,中国区域年均地表反照率在空间分布上有很大的差异,胡焕庸线以西地区地表反照率明显大于以东地区;年平均地表反照率呈现缓慢下降趋势,但是不同地区的变化趋势有所不同,年均地表反照率显著降低的区域主要集中在华北平原,显著增加的区域主要集中在长白山和大兴安岭北部;不同季节地表反照率存在很大的差异,冬季最大,春、夏季次之,秋季最小,且冬季平均地表反照率波动幅度比较大;不同地表覆盖的地表反照率的年际变化也存在比较显著的差异。     

近32a安徽省风速、风向分布特征

基于安徽省1981~2012年近32 a风速、风向资料,利用常规气象统计方法,分析了安徽省平均风速、最大风速以及极大风速的空间分布特征,重点分析了最大风速易出现的方位、季节以及各重现期下的风速分布。结果表明:平均风速与最大风速的空间分布相似,大别山区和皖南山区低海拔地区为风速低值区,黄山以及大别山区以北和以东的平原和丘陵地区为风速大值区。除大别山区北部和皖南山区南部的部分地区外,近32 a全省大部风速普遍呈现显著减少趋势。长江以北地区的最大风速出现偏西风的频率最高,大别山区和皖南山区最大风速出现频率最高的方位空间差异明显。此外,最大风速出现在春季的频率最高。     

河西走廊风速变化及风能资源研究

利用河西走廊地区25年风速气候资料和风塔周年资料,研究了该区域近地面风速及风能的演变和分布。结果表明:河西走廊绿洲内风速下降十分明显,而其它高山站风速比较稳定,没有明显的减少趋势;风速变化具有周期振荡特点;垂直风速差由近地面向上减小,高层风速极大(小)值滞后于低层;风速随高度按自然对数规律增大,风能距地面8 m层内随高度变化迅速;该地区4~12 m/s风居多,是风能的主要贡献者;2~4月风速最大,1,5月最小;该地区风能丰富,10~70 m层内年风能储量在2200 khW/m2以上。     

瓦房店地区风能资源分析

风能作为无污染可再生能源有着巨大的发展潜力。为较准确地掌握瓦房店地区的风能资源分布情况,利用1971--2007年瓦房店地区及周边共9个测风点的测风资料对风能资源评估参数进行了计算和分析。结果表明：瓦房店沿海地区风能资源丰富,风能自西部沿海地区向东部内陆地区呈由多到少降阶梯形的分布趋势。瓦房店地区月平均风速在春季和秋末冬初形成2个波峰,离海岸越近的站点秋末冬初的波峰越明显,而离海岸越远的站点秋末冬初的波峰越弱。瓦房店地区从西部沿海经中部到东部内陆优势风向呈近似逆时针方向的转动。     

河西走廊风能变化及储量

利用河西走廊地区1970~2004年风速气候资料和2004年9月至2005年8月风塔精细资料,研究了河西走廊风能资源特征。结果表明:河西走廊地区环境风速比较稳定,在气候上没有明显的减小趋势;绿洲内风速下降明显。风能分布存在区域差别,存在2个风能大值区域。全区风能普遍较高,10 m层内风能密度都在100 W/m2以上,大部分地方在150 W/m2以上,大值地带在200 W/m2以上;在10~70 m高度层风能随高度按线性关系增长,平均每升高10 m风能增加28 W/m2;70 m层普遍在300 W/m2以上。河西走廊风能存在日和年变化,2~6月是风能密集阶段;距地面10 m高度处风能在07:00前后处于低值,从08:00以后不断增大,到18:00前后达到日最大,然后逐渐减小。河西走廊年有效风速时数普遍在6000 h以上,大值区接近7500 h。     

瓦房店地区风能资源分析

风能作为无污染可再生能源有着巨大的发展潜力。为较准确地掌握瓦房店地区的风能资源分布情况,利用1971—2007年瓦房店地区及周边共9个测风点的测风资料对风能资源评估参数进行了计算和分析。结果表明:瓦房店沿海地区风能资源丰富,风能自西部沿海地区向东部内陆地区呈由多到少降阶梯形的分布趋势。瓦房店地区月平均风速在春季和秋末冬初形成2个波峰,离海岸越近的站点秋末冬初的波峰越明显,而离海岸越远的站点秋末冬初的波峰越弱。瓦房店地区从西部沿海经中部到东部内陆优势风向呈近似逆时针方向的转动。