風能資源在山地開發中的綜合運用

■王首一 ■河北工程大學，河北邯鄲 056038

風力發電運用風能這種容易獲得的可再生能源轉化為我們生活、生產中需要的能源，技術基本成熟，在當代強調節能環保的新形勢下越來越受到重視。對于我國經濟處于快速發展的現階段來說，土地占用與能源需求不斷加劇，導致土地與能源資源的稀缺性越來越突出。河北省建設雖位于平原地區，山地丘陵仍占有省域面積的48%，比例高，開發利用不充分且不生態，我省對于太行山脈、燕山山脈等山地利用還處于原始性破壞性開采。本課題在傳統的山地開發模式上，結合國家推行的新能源政策，對山地風電場進行立體開發，即推進山地農畜和農家樂旅游業的同時增加風能發電，并將所獲電能接入國家電網。這樣不但緩解了土地供需、能源緊張問題，而且化解了北方地區火電生產時產生的PM值超標，進一步優化了我省的空氣質量，帶動區域經濟增長，實現科學的可持續發展。

1 河北省風能資源儲量

根據氣象臺站多年實測風能估算出河北省的風能資源儲量陸上達1700萬KW，風能資源豐富。平均風速冬季較大，晝夜變化小;夏季較小;春季晝夜變化大，整體上具有周期性變化規律。我省的太行山區，除風能儲量最小區東部山麓區域外，其他大部分中山、低山以及丘陵地區的風能密度在50～150W/m2，有效風速累計時數可達2000～4000h［1］，可利用風力數量巨大。

2 風能資源利用現況

由于河北省山體大多為石山，植被較少，南方單純的農業思路方向并不適合北方，北方的山地開發更適宜加入風能發電這種利用無污染可再生能源方向且其發展前景廣闊。在國家推行清潔能源政策的引導下，已約有17個大型風電場在河北省境內建立，總裝機容量134萬KW［2］，利用風能發電納入全省的統調電網，具有了一定的規模。如河北省蔚縣。

蔚縣位于西伯利亞與蒙古冷空氣南下的風道中，其南部山區風力資源豐富，年平均風速大于7m/s且風向較穩定，可利用風力遠遠高于省域內大多地區，多家大型能源企業在此開發建設風電場，選址于山體的中上部，風電裝機總量約40萬KW［3］，單機容量可達2000KW，均已并入國家電網，實現商業運營。風輪機散布于山脊間，對山體視覺影響較小，更甚于黃花梁附近的風輪機與遠處的空中草原旅游區影映，提升了景觀特色。

對風能的利用不僅僅是發電，對于河北省很多山區的水泵抽水還可改進為風能提水，在承德縣某些鄉村的實踐證實其確實是解決山區飲水、灌溉的有效途徑。山地架電難、水資源貧乏而風能資源豐富，僅依靠蓄水池和風能提水設備，就可滿足日常生活、生產需要，節約了電能，減少了能源轉化傳遞中的進一步消耗。

基于我省風能資源儲量大的特點，適宜開發新能源，改善山地資源的“單一”開發利用現狀。從農、畜、旅游和新能源多方面結合對山地進行立體綜合開發，是我省解決利用與護理、當前與長遠的矛盾，實現經濟效益、社會效益和生態效益統一的有效途徑。

3 山地風能資源開發存在問題

對實際項目及其后期維護情況進行調研后我們發現，由于區域的地貌、氣候差異以及太陽輻射造成的風強度不同，而且其還隨季節時間變化，特別是河北省這種季風氣候區，風電場的選址尤為重要。山地風能分布不均衡、差異大，前期依照山地風特性以及實際考察情況布置測風塔以便后期選址。除了風電場適宜的選址，風機的安裝也對其是否能更有效地利用風能有一定影響，機組的選用與布置不宜照搬簡單地形區域優秀案例。在實際項目中，這兩方面有存在一定的缺陷與問題:

(1)風資源統計數據過于老舊，我國現發表的風資源數據是1981年版;數據中未涉及給出分區詳圖。對于實際的測風塔的布置造成一定的不便和不準確。

(2)風電功預測的精確度不高。風能的隨機性導致風力發電對電力調控的難度大大增加，對電力系統不穩定沖擊同時還增加了經濟支出，對風電功率精確預測有助于適宜的選址，現今的技術條件還無法完全滿足。

(3)風機仍有部分依靠國外進口以及外國先進技術，成本較高;部分單機容量偏小。

此外，建設風電場風輪機會對山體整體景觀造成一定的割裂，如何保證景觀的完整性與協調統一也是利用風能的風電場設計難點之一。

4 解決問題的思路方向

基于上述存在問題，需重點解決風能數據的更新以及加速研究提升國產風機組，除此之外還有對規劃師的幾點要求。

(1)風能數據更新和其新技術的運用。全球氣候變暖會對風能產生一定改變，需要重新統計數據，大范圍與中小尺度結合，甚至可以運用衛星遙感技術使其預測、評估更為準確。

(2)推進我國風電產業的研發體系。在政府的推動作用于經濟利益的促使下，河北省建立了風電技術研發中心，提高風電產業的整體水平。部分達到全球領先水平，如中航惠騰——國內風輪葉片企業。

(3)規劃行業的專業化細分。要求規劃師對風電場設計時除了細致理解風電場方案項目的同時，不僅僅局限于規劃專業知識，還要對風電場涉及的機械設備及其運作有一定了解，能夠做出適合所規劃區域的方案。

風能是易獲取、可再生的清潔能源，對于河北省來說開發大面積的山地區域，有效利用風能是一種促進社會發展的經濟、環保的措施手段。我國新能源利用中存在高新技術產業追求科技含量，不注重造價等誤區，山地開發利用風能這種節能惠民的產業需要特別注意的是開發成本與收益(包括經濟收益與生態效益)，達到自然環境與山地開發、城市發展三者協調發展。

［1］潘英書，王秀英，閻庚波，宋永昌，孫振清，武仲.河北省太行山區風能資源探討［J］.河北農業大學學報，1991(04).

［2］楊斷利，張立梅，籍穎，呂晶.河北省風能特征及其對風速預測算法的改進［J］.科技傳播，2013(06).

［3］武寧.山地型風電場的建設對森林生態系統影響淺析［J］.河北林業科技，2013(04).