中国潜在风力发电量的年际变化

王凌霄 鲁玺 刘术艳 林金泰,†



中国潜在风力发电量的年际变化

王凌霄1鲁玺2刘术艳3林金泰1,†

1. 北京大学物理学院大气与海洋科学系, 北京 100871; 2. 清华大学环境学院, 北京 100084; 3. Center for Satellite Applications and Research, National Oceanic and Atmospheric Administration, College Park, MD 20740; † 通信作者, E-mail: linjt@pku.edu.cn

结合观测资料和数值模拟结果, 基于GE 2.5 MW风机的功率曲线, 分析1982—2006年中国大陆陆地上潜在风电量的年际变化。结果表明, RegCM3模式风速、观测插值风速和两者平均风速对应的 25 年平均年潜在风电量分别为每年 25, 2.5和11 PWh, 均超过中国2030年预期电力需求的20% (2 PWh)。三者年潜在风电量的相对标准差分别为 3%, 8%和 5%, 相对极差分别为 15%, 33%和 23%, 年际变化较大。由于风电和电力需求的季节性不匹配以及风电较大的年际变化, 若仅依靠风电, 在夏季容易出现电力缺口, 意味着需要大量后备发电机组, 这将提升发电总成本, 降低风电减排效益。

风电量; 容量因子; 年际变化

与传统能源不同, 风力发电不依赖化石燃料的燃烧, 在风机运行期间没有温室气体排放, 因此风能被视为应对全球变暖的有效手段之一[1]。进入21世纪, 以风能为主的可再生能源在世界范围内迅速发展, 截至2013年末, 全球风电累积装机达到318.1 GW[2], 中国风电累积装机已达91.4 GW[2]。由于中国能源需求快速增长, 石油对外依存度较高[3], 加之气候变暖背景下巨大的减排压力, 因此发展风电对中国具有重要意义。

风速的多变导致风电具有复杂的时间变化性, 这是风电开发的挑战之一。瞬时的变化导致风电输出功率波动大、并网困难[4], 月际和年际的变化可能导致电力供给的缺口, 需要配置以火电和水电为主的大量备用机组[5], 这不仅造成发电总成本上涨, 而且可能削弱风电的减排效益。……