青藏高原風(fēng)能資源評估取得初步成果
青藏高原是我國三大風(fēng)區(qū)之一，每年的大風(fēng)（17m/s以上）日數(shù)約75天。由于青藏高原上的空氣密度較低，長期以來其風(fēng)能資源被認(rèn)為是“有氣無力”，不具有開發(fā)利用價值。為了精準(zhǔn)評估青藏高原風(fēng)能資源及其開發(fā)潛力，“資源能源現(xiàn)狀與遠(yuǎn)景評估”任務(wù)“清潔能源現(xiàn)狀與遠(yuǎn)景評價”專題風(fēng)能資源科考隊，通過中尺度數(shù)值模擬、地面和高空歷史氣象觀測資料分析、測風(fēng)塔實測數(shù)據(jù)分析和典型地形聲雷達(dá)探測實驗，取得了青藏高原風(fēng)能資源評估的初步成果。
研究工作采用年平均風(fēng)功率密度來評價青藏高原的風(fēng)能資源。在距地面100m的高度上，年平均風(fēng)功率密度達(dá)到400W/m2時，近似于3級風(fēng)能資源，即具有風(fēng)電開發(fā)利用價值。青藏高原年平均風(fēng)功率密度數(shù)值模擬結(jié)果表明（圖1），100m高度上年平均風(fēng)功率密度400W/m2以上的連片區(qū)域主要分布在昆侖山、喀喇昆侖山、可可西里、唐古拉山以及藏西南的岡底斯山，其它地區(qū)也具有零散分布的可開發(fā)風(fēng)能資源。青藏高原100m高度的風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量為14.8億kW，占全國總量的16%，其中青海省4.8億kW，西藏自治區(qū)10億kW。青海省的風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量主要集中在玉樹州和海西州，其中玉樹州占46%、海西州占36%。西藏自治區(qū)的風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量主要集中在那曲市和阿里地區(qū)，其中那曲市占44%，阿里地區(qū)占38%。
截止到2020年底，青海省和西藏自治區(qū)的風(fēng)電裝機(jī)容量分別為842.8萬千瓦和0.75萬千瓦。青海省風(fēng)電裝機(jī)容量隨高度增加較快，海西州和海北州120m高度風(fēng)電裝機(jī)容量是80m高度的1.70倍，得益于大型風(fēng)電機(jī)組的發(fā)展。2021年10月，三峽集團(tuán)投資開發(fā)了全球海拔最高的風(fēng)電場—西藏措美高原實驗風(fēng)電場。該風(fēng)電場位于喜馬拉雅山北麓的措美縣哲古鎮(zhèn)，一期安裝了10臺風(fēng)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為22MW。風(fēng)能資源科考隊在此風(fēng)電場區(qū)開展了聲雷達(dá)探測實驗，初步揭示了山谷風(fēng)效應(yīng)是喜馬拉雅山南側(cè)風(fēng)能資源的主要形成機(jī)制。由于青藏高原遍布大起伏的高山和極高山，且山脈頂部長年積雪，因此其風(fēng)速日變化特征顯著，而且與內(nèi)陸山區(qū)有很大差異。青藏高原通常在午后風(fēng)速迅速增大，日落后達(dá)到最大，后半夜至次日上午風(fēng)速較小。在“十四五”期間，青藏高原風(fēng)光儲清潔能源基地的建設(shè)需要考慮風(fēng)電和光電同時出現(xiàn)低谷時的應(yīng)對措施。
①青藏高原年平均風(fēng)功率密度分布圖
②聲雷達(dá)探測的西藏山南市措美縣哲古鎮(zhèn)2021年11月風(fēng)廓線日變化特征
③西藏珠峰科考站聲雷達(dá)觀測實驗安裝現(xiàn)場
④西藏山南市措美縣哲古鎮(zhèn)聲雷達(dá)觀測現(xiàn)場
⑤科考隊員到達(dá)全球海拔最高的風(fēng)電場—西藏措美高原實驗風(fēng)電場