风能资源

2019年3月并网的天津滨海分散式风电项目，不仅成为充分利用当地良好风能资源的成功案例，更重要的是，该模式为工业园区业主，特别是高耗能行业引入风电起到了示范作用，证明了分散式风电已经具备在园区部署的条件，用以降低用能成本，推动能源结构调整，实现可持续发展。

我国拥有18000多公里长的海岸线，可利用海域面积多达300万平方公里，是世界上海上风能资源最丰富的国家之一。大力发展可再生能源发电是我国锚定“碳达峰、碳中和”目标、推进清洁低碳、安全高效能源体系建设的重要举措。其中，海上风电因风能储量丰富、发电功率高、发电时间长、邻近负荷中心、不受地形限制等优势，已成为最具潜力的新能源发电形式之一。2021年，我国海上风电新增装机容量为10.8GW，累计装机容量达26.4GW，新增装机容量和累计装机容量均稳居世界首位。

主要介绍了大基地项目评估痛点和挑战，风资源评估精度提升方法，大基地项目尾流评估及优化方法以及机组排布方案优化方式。

2022年，全国风能资源为正常略偏小年景。10米高度年平均风速较近10年（2012～2021年，下同）平均值偏小0.82%，较2021年偏小0.96%。70米高度年平均风速约5.4m/s，年平均风功率密度约193.1W/m2；100米高度年平均风速约5.7m/s，年平均风功率密度约227.4W/m2。其中，湖北、江西、湖南、重庆较近10年平均值偏大，贵州、山西、宁夏、江苏、山东、河北、天津、内蒙古、西藏、河南、云南偏小，其他地区与近10年平均值接近。??2022年，全国太阳能资源为偏大年景。年平均水平面总辐照量约1563.4kWh/m2，为近30年（1992～2021年，下同）最高，较近30年平均值偏大45.3kWh/m2，较近10年平均值偏大54.0kWh/m2，较2021年偏大70.0kWh/m2；光伏发电年最佳斜面总辐照量约1815.8kWh/m2，较近30年平均值偏大40.8kWh/m2，较近10年平均值偏大50.8kWh/m2，较2021年偏大67.1kWh/m2。其中，东北、华北、华中、华东、华南、西南地区东部等地偏大，青藏高原西部偏小。

北极地区拥有丰富的风能、油气和航道资源。随着全球气候变暖，北极地区战略地位凸显，世界主要国家在北极地区的争夺和竞争日益激烈。在应对气候变化、积极开发可再生能源成为全球能源低碳发展共识的大背景下，研究北极风能资源评估、风电场选址、风电机组选型、风电场建设施工与装备、风电站设计及技术经济性分析，以及利用北极独特地理位置优势进行北半球联网、北极风电向东北亚地区输电、构建全球能源互联网等内容，对保障人类社会可持续发展、实现能源低碳发展、保障我国能源与地缘政治安全具有重大意义，可为国家电网公司推进全球能源互联网建设、推进国际化发展、科学制定公司发展战略规划等重大决策提供参考。 研究报告评估了全球风能、太阳能、地热能等可再生能源资源储量、主要地区资源储量、资源条件及分布情况；结合北极地区自然条件与气象数据，对北极地区总体及七海二岛地区的风资源进行了宏观评估，测算了北极地区风电可开发装机容量，提出了风电场宏观选址方法，并对重点地区进行了宏观选址分析；结合北极地区自然环境、经济社会发展、航海航运等，分析了北极地区的战略地位，以及我国参与北极科考、国际合作开发的战略与策略；梳理了远东西伯利亚地区煤炭、油气、水能资源储量与开发利用现状，分析了中俄能源开发合作前景，研究了俄罗斯电力建设相关法律制度；研究了北极地区七海二岛的平均风速、风功率密度等风能资源特性，对北极地区风电场规划与风机选型进行了分析，包括风机选型、机组适应性设计、机组类型及特性曲线、经济性评估等内容；研究了北极地区风电场建设施工与装备需求，进行了北极地区风电站、电气系统设计方案初步研究及投资估算与发电效益分析；研究了北极地区风电外送目标市场，以及向东北亚地区、欧洲地区、北美洲地区输电规划等内容；在考虑相关地区的负荷发展、电源建设与电网结构的基础上，研究了北极风电向中国输电方案，分析了送端电网和孤岛送电两种方式的可行性，探讨了采用柔性直流技术送风电的可行性；研究了北极风电与远东西伯利亚地区的火电、水电联合开发方案，包括火电与水电建设厂址、电站配套送电线路路径规划、电源电网建设的生态环境影响、风电消纳与受端电网调峰需求、风电与火电和水电联合输送的调峰特性等内容；研究了高寒、高湿、强风地区的输变电技术需求；测算了远东西伯利亚地区电源建设经济性，研究了北极风电送出技术经济性；开展了以北极为核心、基于全球可再生能源开发的全球能源互联网研究，给出了 2030 年、2050 年和 2100 年的全球联网情景方案，测算了跨时区峰谷调剂等联网效益。

近日，河南豫能新能源有限公司已与河南商丘宁陵县签订风电项目开发合作框架协议，未来将在宁陵县8个乡镇开发风能资源；同时，与商丘夏邑县、三门峡渑池县基本达成风电开发合作意向。

我国东南沿海是海上风能资源最丰富的地区，特别是福建海域，年平均风速能达到 9m/s以上，然而该海域地质条件复杂，覆盖层浅，甚至岩基裸露，岩石抗压强度高达130MPa，基础施工难度极大，欧洲及我国先前江苏海域的开发经验和相关装备都无法适用，导致该海域海上风电开发进展缓慢。为推进我国海上风电事业的发展，龙源电力敢为天下先，以我国第一个复杂岩基地质海上风电项目—福建南日 400MW 海上风电项目为依托，开展复杂地质海上风电嵌岩单桩基础应用研究，攻克了大直径无过渡段嵌岩单桩基础设计施工技术、专用施工装备等一系列难题，掌握了复杂地质海域的海上风电单桩基础应用的成套技术。 该项目解决了我国复杂地质海域海上风电大直径单桩基础应用的技术难题，填补了海上风电开发的技术空白。项目的先进性与创新性主要体现在以下三方面： 设计研发方面：研究大直径无过渡段单桩基础桩土（岩）相互作用机理、嵌岩深度确定方法，针对不同地质类型提出分类设计的理念，发明了无过渡段嵌岩单桩、整体式附属结构等型式，提高安装效率。 施工技术方面：根据复杂岩基海域地质条件，研发了无过渡段嵌岩单桩成套施工技术，掌握了“打钻式(3D)”、“打扩式(3D-E)”和“植入式”施工工艺，大幅提高施工效率，降低投资成本。 装备研制方面：研制了适用于复杂地质海域海上风电施工的成套装备，其中研发的大型水下嵌岩钻机钻进性能超过国际同类钻机，自升式作业平台起重能力达世界第一，2500kJ 双作用液压打桩锤为目前国内自主研发制造的最大液压打桩锤。 该项目研发的海上风电单桩基础嵌岩成套技术，首次将单桩基础应用范围扩展到高抗压强度（130Mpa）岩基地质海域。该项目研发的单桩基础应用技术相较其他基础型式工效提高 3~5 倍，降本达 15%~30%。采用无过渡段单桩技术，垂直度≤2‰，安装效率平均 15 天/台，优于国外水平（20 天/台）。项目先后完成了世界首根超大直径无过渡段嵌岩单桩基础、首根扩孔式超大直径无过渡段嵌岩单桩基础以及世界首创的“植入式”超大直径嵌岩单桩基础。成果已在福建南日 400MW 海上风电项目中批量推广应用，解决了我国近海近 2 亿 kW 岩基地质海上风电开发的难题，并且实现了大型装备的国产化，为我国海上风电事业的发展做出了重大贡献。

经检索分析，该发明专利不属于现有技术，也没有任何单位或者个人就同样的发明在申请日以前向专利局提出过申请，并记载在申请日以后(含申请日）公布的专利申请文件或者公告的专利文件中。在风电场微观选址方面，最接近本发明专利的是某优秀硕士学位论文（以下简称“该论文”）《风力发电场微观选址与机型优化综合研究》，该论文讨论了风切变、湍流和尾流等对风机载荷和疲劳的影响，初步建立了以风机容量系数和风机排布间距为约束、以风电场发电量为目标的数学模型，给出了在进行风资源评估的具体步骤。但所提供的数学模型考虑的影响微观选址的约束因素还比较少，尚未考虑可利用率、尾流以及外部约束等不确定因素的影响。 本发明专利要求保护的一种高海拔山地风电场微观选址方法，根据订正后的测风数据和实测地形图，利用 CFD 方法对拟建风电场内区域风能资源进行模拟分析；根据拟建风电场区域的环境敏感因素调研结果确定有效开发区域；令风机间距在水平面投影距离 L 满足：其中θ为主导风向与山脊走向的夹角，根据风能资源模拟结果在有效开发范围内按照一定的布置准则对风电机组进行优化排布；从而通过使用精准度高的测风数据、地形图及风机间距计算方法提高了选址方法的准确性。通过使用实测地形图及优先确定有效开发区域，避免了后期风电机组安装时对安装位置的现场调整，从而提高了选址方法的使用便捷性。 在实际工程中，本领域内惯用的利用 GPS 到现场踏勘定点以确定机组安装位置的这种事后处理的方式，通常涉及对项目规划范围、装机容量和工程造价等诸多方面的调整，这将对某些项目造成颠覆性的影响，严重影响工程投资的经济效益和社会效益。根据审查指南第二部分第四章中 5.1 条关于发明解决了人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题的陈述，本申请创新性的通过排除环境敏感因素去确定有效开发范围，从而获取最终的机组排布，避免了事后对机组安装位置的调整，很好的保证了工程投资的经济效益和社会效益，解决了人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题，因此，本申请具有突出的实质性特点和显著的进步，其具备创造性。

10月31日，恒电铭博沽源240兆瓦风电项目风机顺利完成吊装，张家口市风电装机容量随之突破2000万千瓦，装机规模全国第一。张家口域内风能资源得天独厚，规划可开发容量2400万千瓦，具备建设世界级大型风电场的良好条件。近年来，全市强力推进以风电、光伏发电为重点的新型能源业发展，成为国内重要的新能源产业基地。

宁夏作为我国“西电东送”战略的重要送端，拥有丰富的煤炭、太阳能、风能资源，通过宁东—浙江、宁东—山东两条直流输电工程，将“风光火”能源打捆外送，新能源电力外送规模逐年增长，实现了由输“火”电向输“绿”电的转变，不断推动能源转型发展，助力国家“双碳”目标落地。