(四) 风能资源
1.风向与平均风速的分布及变化。
(1) 风向。受冬、夏季风的影响, 冬季盛行偏北风, 夏季盛行偏南风。春秋两季以偏东风为主, 春季东风偏南, 秋季东风偏北居多。沿江沿海地区, 因水陆的热力差异, 可出现海陆风。在没有较大天气系统影响下, 白天多海风,夜间及清晨多陆风。各风向的平均风速, 夏季以偏东南风最大, 冬、春季则以偏北风最大。全年中以西南风的出现频率最少, 平均风速也最小。
(2) 风速。上海年平均风速为3.1米/秒, 沿江、沿海较大, 宝山年平均风速为4.0米/秒。平均风速的季节变化以春季3~4月最大, 约3.3~4.4米/秒;冬季1~2月和盛夏次之, 约3.1~4.1米/秒; 秋季9~10月最小, 约2.7~3.4米/秒。上海平均风速的年际变化较小, 平均相对变率为7%。但各月平均风速变化较大, 其中以8~9月最大, 约12%~15%,这与影响上海的热带气旋各年差别大有关; 春季、初夏 (3~6月) 最小, 为10%左右。
2.风的日变化及大风日数。
(1) 风的日变化。一般在上午9~10时风速增大, 午后13~15时达最大, 16时后风速逐渐减小,半夜到凌晨最小。平均风速的日变幅约在1.5~2.0米/秒。
(2)大风日数。上海风力≥8级大风日年平均为14.8天, 最多年35天 (1962年), 最少年仅1天(1938年)。因受地理环境影响, 沿海地区大风日明显多于内陆, 愈往外海大风日数愈多。长江口外年平均大风日数多达70天以上, 长江口约20~30天, 沿江、沿海岸陆上约15~20天, 向内陆逐渐减少, 最少为青浦至闵行一带, 仅8~9天。
3.有效平均风能的分布。风能的大小主要取决于风速和空气密度。根据我国风力机的状况, 启动风速取3.0米/秒, 上限风速取20米/秒 (超过上限风速, 风机必须停止运行)。因此3~20米/秒之间的风速为可利用的风速, 其风能称为 “有效风能”, 该风速范围内的风能平均密度称为“平均有效风能密度”,该风速的出现小时数称为 “有效风力累积时数”。
(1) 风能的分布。各项风能指标以崇明岛及沿江沿海地区最大, 风能资源较为丰富。崇明岛的平均有效风能密度最大, 达86.7瓦/平方米; 宝山的有效风力累积时数最高, 为5 915小时 (246天), 比中西部地区高出约1 000小时, 金山、南汇、浦东等地平均有效风能密度在78瓦/平方米以上。市区及附近地区因受建筑物影响, 为风能低值区 (表1-2-9)。
表1-2-9 风能指标值统计表
风能指标 | 崇明 | 宝山 | 嘉定 | 青浦 | 龙华 | 闵行 | 浦东 | 南汇 | 松江 | 奉贤 | 金山 |
年平均有效风能 密度 (瓦/平方米) | 86.7 | 67.6 | 68.3 | 71.4 | 49.1 | 63.6 | 78.7 | 82.1 | 66.9 | 68.2 | 86.1 |
有效风力出现 累积时数 (小时) | 5 717 | 5 915 | 4 883 | 4 977 | 4 568 | 5 012 | 5 255 | 5 538 | 4 737 | 4 948 | 5 476 |
年有效风力出现 时数百分率 (%) | 65 | 68 | 56 | 57 | 52 | 57 | 60 | 63 | 54 | 57 | 63 |
(2)风能的时间变化。上海全年有效风能密度以8、9月最大, 平均 (市区除外) 为82瓦/平方米, 个别地区可达100瓦/平方米以上, 3、4月次之, 有79~80瓦/平方米; 10月和5月风能密度最小, 仅61~65瓦/平方米。有效风力累积时数以3、4月最高,达480~490小时,9~11月最低,有360~370小时。
有效风能密度以午后13~15时达最大,傍晚逐渐减小,半夜到凌晨为最小。一天内平均有效风能密度在日平均值以上的持续时间,以夏季的白天最长,春、秋季次之,冬季最短。
(3)风能的开发利用。根据我国的风能区划标准,上海郊区的平均有效风能密度属风能资源可利用区。据观察,上海海岸滩涂地区平均风速可达6~7米/秒,比城镇附近大3米/秒左右;另外,风速随高度的增加而递增,海拔50米处的风能密度为10米处的2倍左右。因此,在崇明、南汇等沿海一带开发利用风能潜力是有优势的。