宋軍

【摘 要】隨著全球經(jīng)濟發(fā)展步伐的加快，能源問題已成為世界性的問題，探索、開發(fā)新的能源替代產(chǎn)品已成為世界各國的重點研究方向，海上風電由于其風能資源好、節(jié)約土地、離電網(wǎng)負荷中心近等諸多優(yōu)點，已成為世界各國的重點發(fā)展方向。本文從大氣環(huán)流的角度來分析全球氣壓帶和風帶的分布，得出全球海上風能資源的分布及其原理，分析影響海上風電發(fā)展的主要氣候災害，重點對比歐洲、美國和中國三個重點區(qū)域的海上風能資源特性。

【關鍵詞】 全球風帶 ?海上風電 ?風能資源分布

1 全球海上風能資源分布

1.1 全球氣壓帶和風帶分布

全球風帶的形成與氣壓帶的分布有著密切的關系。由于地球表面接受太陽輻射不均勻，導致地球上高低氣壓的分布，加之下墊面性質本身的差異（包括海陸分布、大地形、地表摩擦等），從而形成了全球的大氣環(huán)流。各地氣壓高低不同所產(chǎn)生的氣壓差，造成了空氣的流動，其結果是形成了與之相對應的風帶。風帶的分布，從赤道到兩極，分別是：赤道無風帶、東北（東南）信風帶、副熱帶無風帶、盛行西風帶和極地東風帶。

1.2 全球海上風能資源分布

2005年，美國國家可再生能源實驗室利用QuikSCAT衛(wèi)星的洋面風散射數(shù)據(jù)，并結合NCAR/NCEP再分析資料和海上觀測站資料，模擬出了全球海上50m高度的風能資源分布。

赤道附近處于赤道無風帶，風速最小;南北回歸線附近，屬于信風帶，風速稍大;南北半球緯度30度左右，屬于副熱帶無風帶，風速相對較小;緯度更高一點的區(qū)域屬于盛行西風帶，風速普遍很大，如歐洲北海地區(qū)，風速較大，盛行西風，以及南半球緯度40度至60度之間的咆哮西風帶，常年刮極強的西風;兩極地區(qū)屬于極低東風帶，風速也比較大。

1.3 海上地方性的風

在有些海域，受區(qū)域氣候（如季風、海陸風等）和地形（狹管效應、岬角效應、海岸效應等）的影響，也會形成一些地方性的風。比如我國的臺灣海峽，受大陸和臺灣島狹管效應的影響，流經(jīng)氣流受到擠壓和加速，經(jīng)常出現(xiàn)東北或西南方向的大風，平均風速在8.5m/s以上，局部超過9m/s，是中國海上風能資源最為豐富的區(qū)域。

2 影響海上風電的氣候災害

2.1 熱帶氣旋

在全球范圍內(nèi)，西北太平洋地區(qū)發(fā)生次數(shù)最多，約占全球總數(shù)的36%，其次是東太平洋和西北大西洋，分別占全球的16%和11%，在赤道兩側4～5°緯距范圍內(nèi)，由于地轉偏向力太小，幾乎沒有熱帶氣旋發(fā)生。

在發(fā)展海上風電的國家中，中國受熱帶氣旋影響最大，其次是美國，日本、澳大利亞和印度等國也會受到不同程度的影響，歐洲則不受影響。

2.2 海霧及鹽霧

（1）海霧：海霧對海上風電的影響，主要體現(xiàn)有：在風電場建設階段，低能見度影響工程建設進度;在風電場運行階段，低能見度致使運維船只無法航行，降低海上風電場運維的效率。

（2）鹽霧：鹽霧對海上機組的影響主要體現(xiàn)為：污染葉片，影響其氣動性能，產(chǎn)生噪音污染和影響美觀;破壞機組的強度，降低機組承受載荷的能力;生成氧化合物使電氣接觸不良，導致電氣設備故障。

2.3 海冰

海冰在運動時對海上機組的推力和撞擊力，是對海上風電最大的危害。另外，大面積的海冰也會導致運維船只航行受阻，從而影響海上風電場的運行維護。

3 重點海域的風能資源分布

3.1 歐洲

2001年，丹麥RISO實驗室模擬得出了歐洲50m高度的海上風能資源分布?？梢钥吹?，在歐洲三個主要海域（北海、波羅的海和地中海）中，北海風能資源最為豐富，大部分地區(qū)的年平均風速均超過9m/s，且越往西風速越大，很多海域的平均風速能達到10m/s以上，比如在英國的西海岸;波羅的海風能資源也比較豐富，平均風速在8m/s左右;地中海的風能資源相對較差，大部分地區(qū)的平均風速在7m/s左右。

3.2 美國

2010年，美國國家可再生能源實驗室運用多種數(shù)值模擬的方法進行綜合模擬和分析，得出了美國海上90m高度的風能資源分布。美國海上風能資源非常豐富，其中以東海岸北部和西海岸中部的風速最大，達9.5m/s以上;其次是五大湖地區(qū)、東海岸中部和墨西哥灣的德克薩斯州沿海地區(qū)，平均風速基本介于8～9m/s之間。

3.3 中國

2010年，國家氣候中心模擬給出了中國近海70m高度風能資源分布。中國近海海域風能資源豐富，四大海區(qū)中以東海的風能資源最為豐富，然后依次是渤海、南海和黃海。

在各個海域中，以臺灣海峽的風能資源最為豐富，平均風速達8.5m/s以上，局部超過9m/s;其次是浙江沿海、廣東東部沿海和渤海遼東灣，平均風速均在8m/s以上;其它海域的平均風速大都在7.5m/s以上;北部灣北部和黃海中部的風能資源相對較差，平均風速在7m/s左右。

4 結語

（1）從大氣環(huán)流的角度來看，全球海上風能資源的分布與全球氣壓帶和風帶的分布密切相關，其一般性規(guī)律是：越往赤道風越小，越往兩極風越大;同時也有區(qū)域氣候和特殊地形形成的地方性的風。

（2）在全球海上風電發(fā)展的重點海域中，歐洲的海上風能資源最為豐富，其大部分區(qū)域的平均風速介于9～12m/s之間;其次為美國，平均風速為8～10m/s;而中國的大部分近海區(qū)域平均風速為7～9m/s，局部海域>9m/s。

（3）海洋氣候災害對海上風電發(fā)展存在著很大影響，主要有熱帶氣旋、海霧、鹽霧和海冰，其中熱帶氣旋對中國海上風電的影響非常大，尤其是在長江口以南的南海和東海海域，應引起足夠的重視。

參考文獻

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