风能资源在山地开发中的综合运用

■王首一 ■河北工程大学，河北邯郸 056038

风力发电运用风能这种容易获得的可再生能源转化为我们生活、生产中需要的能源，技术基本成熟，在当代强调节能环保的新形势下越来越受到重视。对于我国经济处于快速发展的现阶段来说，土地占用与能源需求不断加剧，导致土地与能源资源的稀缺性越来越突出。河北省建设虽位于平原地区，山地丘陵仍占有省域面积的48%，比例高，开发利用不充分且不生态，我省对于太行山脉、燕山山脉等山地利用还处于原始性破坏性开采。本课题在传统的山地开发模式上，结合国家推行的新能源政策，对山地风电场进行立体开发，即推进山地农畜和农家乐旅游业的同时增加风能发电，并将所获电能接入国家电网。这样不但缓解了土地供需、能源紧张问题，而且化解了北方地区火电生产时产生的PM值超标，进一步优化了我省的空气质量，带动区域经济增长，实现科学的可持续发展。

1 河北省风能资源储量

根据气象台站多年实测风能估算出河北省的风能资源储量陆上达1700万KW，风能资源丰富。平均风速冬季较大，昼夜变化小;夏季较小;春季昼夜变化大，整体上具有周期性变化规律。我省的太行山区，除风能储量最小区东部山麓区域外，其他大部分中山、低山以及丘陵地区的风能密度在50～150W/m2，有效风速累计时数可达2000～4000h［1］，可利用风力数量巨大。

2 风能资源利用现况

由于河北省山体大多为石山，植被较少，南方单纯的农业思路方向并不适合北方，北方的山地开发更适宜加入风能发电这种利用无污染可再生能源方向且其发展前景广阔。在国家推行清洁能源政策的引导下，已约有17个大型风电场在河北省境内建立，总装机容量134万KW［2］，利用风能发电纳入全省的统调电网，具有了一定的规模。如河北省蔚县。

蔚县位于西伯利亚与蒙古冷空气南下的风道中，其南部山区风力资源丰富，年平均风速大于7m/s且风向较稳定，可利用风力远远高于省域内大多地区，多家大型能源企业在此开发建设风电场，选址于山体的中上部，风电装机总量约40万KW［3］，单机容量可达2000KW，均已并入国家电网，实现商业运营。风轮机散布于山脊间，对山体视觉影响较小，更甚于黄花梁附近的风轮机与远处的空中草原旅游区影映，提升了景观特色。

对风能的利用不仅仅是发电，对于河北省很多山区的水泵抽水还可改进为风能提水，在承德县某些乡村的实践证实其确实是解决山区饮水、灌溉的有效途径。山地架电难、水资源贫乏而风能资源丰富，仅依靠蓄水池和风能提水设备，就可满足日常生活、生产需要，节约了电能，减少了能源转化传递中的进一步消耗。

基于我省风能资源储量大的特点，适宜开发新能源，改善山地资源的“单一”开发利用现状。从农、畜、旅游和新能源多方面结合对山地进行立体综合开发，是我省解决利用与护理、当前与长远的矛盾，实现经济效益、社会效益和生态效益统一的有效途径。

3 山地风能资源开发存在问题

对实际项目及其后期维护情况进行调研后我们发现，由于区域的地貌、气候差异以及太阳辐射造成的风强度不同，而且其还随季节时间变化，特别是河北省这种季风气候区，风电场的选址尤为重要。山地风能分布不均衡、差异大，前期依照山地风特性以及实际考察情况布置测风塔以便后期选址。除了风电场适宜的选址，风机的安装也对其是否能更有效地利用风能有一定影响，机组的选用与布置不宜照搬简单地形区域优秀案例。在实际项目中，这两方面有存在一定的缺陷与问题:

(1)风资源统计数据过于老旧，我国现发表的风资源数据是1981年版;数据中未涉及给出分区详图。对于实际的测风塔的布置造成一定的不便和不准确。

(2)风电功预测的精确度不高。风能的随机性导致风力发电对电力调控的难度大大增加，对电力系统不稳定冲击同时还增加了经济支出，对风电功率精确预测有助于适宜的选址，现今的技术条件还无法完全满足。

(3)风机仍有部分依靠国外进口以及外国先进技术，成本较高;部分单机容量偏小。

此外，建设风电场风轮机会对山体整体景观造成一定的割裂，如何保证景观的完整性与协调统一也是利用风能的风电场设计难点之一。

4 解决问题的思路方向

基于上述存在问题，需重点解决风能数据的更新以及加速研究提升国产风机组，除此之外还有对规划师的几点要求。

(1)风能数据更新和其新技术的运用。全球气候变暖会对风能产生一定改变，需要重新统计数据，大范围与中小尺度结合，甚至可以运用卫星遥感技术使其预测、评估更为准确。

(2)推进我国风电产业的研发体系。在政府的推动作用于经济利益的促使下，河北省建立了风电技术研发中心，提高风电产业的整体水平。部分达到全球领先水平，如中航惠腾——国内风轮叶片企业。

(3)规划行业的专业化细分。要求规划师对风电场设计时除了细致理解风电场方案项目的同时，不仅仅局限于规划专业知识，还要对风电场涉及的机械设备及其运作有一定了解，能够做出适合所规划区域的方案。

风能是易获取、可再生的清洁能源，对于河北省来说开发大面积的山地区域，有效利用风能是一种促进社会发展的经济、环保的措施手段。我国新能源利用中存在高新技术产业追求科技含量，不注重造价等误区，山地开发利用风能这种节能惠民的产业需要特别注意的是开发成本与收益(包括经济收益与生态效益)，达到自然环境与山地开发、城市发展三者协调发展。

［1］潘英书，王秀英，阎庚波，宋永昌，孙振清，武仲.河北省太行山区风能资源探讨［J］.河北农业大学学报，1991(04).

［2］杨断利，张立梅，籍颖，吕晶.河北省风能特征及其对风速预测算法的改进［J］.科技传播，2013(06).

［3］武宁.山地型风电场的建设对森林生态系统影响浅析［J］.河北林业科技，2013(04).