1.我國風能資源分布
我國屬于地球北半球中緯度地區(qū)，在大氣環(huán)流的影響下，分別受副極地低壓帶、副熱帶高壓帶和赤道低壓帶的控制，我國北方地區(qū)主要受中高緯度的西風帶影響，南方地區(qū)主要受低緯度的東北信風帶影響。
我國地域遼闊，陸地最南端緯度約為北緯18度,最北端緯度約為北緯53度，南北陸地跨35個緯度，東西跨60個經(jīng)度以上。我國獨特的宏觀地理位置和微觀地形地貌決定了我國風能資源分布的特點。我國在宏觀地理位置上屬于世界上最大的大陸板塊——歐亞大陸的東部，東臨世界上最大的海洋——太平洋，海陸之間熱力差異非常大，北方地區(qū)和南方地區(qū)分別受大陸性和海洋性氣候相互影響，季風現(xiàn)象明顯。北方具體表現(xiàn)為溫帶季風氣候，冬季受來自大陸的干冷氣流的影響，寒冷干燥，夏季溫暖濕潤;南方表現(xiàn)為亞熱帶季風氣候，夏季受來自海洋的暖濕氣流的影響，降水較多。
按照陸地與海洋的距離劃分，我國可分為南部沿海地區(qū)、東南部沿海地區(qū)、東部沿海地區(qū)、中部內(nèi)陸地區(qū)、西部、北部和東北部內(nèi)陸地區(qū)。
南部沿海地區(qū)在東北信風帶和夏季熱低氣壓的影響下，主風向為東風和東北風，由于夏季低氣壓的氣壓梯度較弱，因此風力不大，風能較小。
東南部沿海地區(qū)與臺灣島在臺灣海峽地區(qū)形成獨特的狹管效應，而該地區(qū)又正處于東北信風帶，主風向與臺灣海峽走向一致，因此風力在該地區(qū)明顯加速，風力增大，風能資源豐富，具有較好的風能開發(fā)價值。
東部沿海地區(qū)基本上處于副熱帶高壓控制，氣壓梯度小，同時，該地區(qū)又受海洋性氣候的影響，大風持續(xù)時間短且不穩(wěn)定，風能資源開發(fā)潛力一般。
中部內(nèi)陸地區(qū)由于所處地理位置條件的限制，冬季來自北方的冷空氣難以到達這里，夏季受海洋性氣候的影響較小，同時由于該地區(qū)地勢地形復雜和地面粗糙度變化較大，不利于氣流的加速，因而風能資源比較貧乏。
西部、北部和東北內(nèi)陸地區(qū)主要包括新疆、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、東北三省、山西北部、陜西北部和河北北部地區(qū)，這些地區(qū)緯度較高，處于西風帶控制，同時冬季又受到北方高壓冷氣團影響，主風向為西風和西北風，風力強度大，持續(xù)時間長，同時這些地區(qū)海拔較高，風能衰減小，因此，具有較好的風能開發(fā)價值。
我國對風能資源的觀測研究工作始于20世紀70年代，中國氣象局先后于20世紀70年代末和80年代末進行了兩次全國風能資源的調(diào)查，利用全國900多個氣象臺站的實測資料給出了全國離地面10m高度層上的風能資源量。據(jù)資料介紹，當時我國的風能資源總儲量為32.26億kW，陸地實際可開發(fā)量為2.53億kW，近海可開發(fā)和利用的風能儲量有7.5億kW。
根據(jù)中國氣象局于2004～2006年組織完成的最新的第三次全國風能資源調(diào)查，利用全國2000多個氣象臺站近30年的觀測資料，對原有的計算結(jié)果進行修正和重新計算，調(diào)查結(jié)果表明：我國可開發(fā)風能總儲量約有43.5億kW，其中可開發(fā)和利用的陸地上風能儲量有6～10億kW，近海風能儲量有1～2億kW，共計約7～12億kW。
2.我國主要的風能豐富區(qū)
圖1是我國有效風能密度分布圖，深顏色顯示了風能豐富地區(qū)的分布。
圖1 中國有效風能密度分布圖(W/m2)
(1)“三北”(東北、華北、西北)風能豐富帶
該地區(qū)包括東北3省、河北、內(nèi)蒙古、甘肅、青海、西藏、新疆等省區(qū)近200千米寬的地帶，是風能豐富帶。該地區(qū)可設風電場的區(qū)域地形平坦，交通方便，沒有破壞性風速，是我國連成一片的最大風能資源區(qū)，適于大規(guī)模開發(fā)利用。
(2)東南沿海地區(qū)風能豐富帶
冬春季的冷空氣、夏秋的臺風，都能影響到該地區(qū)沿海及其島嶼，是我國風能最佳豐富帶之一，年有效風功率密度在200W/m2以上，如臺山、平潭、東山、南鹿、大陳、嵊泗、南澳、馬祖、馬公、東沙等地區(qū)，年可利用小時數(shù)約在7000至8000小時。東南沿海由海岸向內(nèi)陸丘陵連綿，風能豐富地區(qū)距海岸僅在50千米之內(nèi)。
(3)內(nèi)陸局部風能豐富地區(qū)
在兩個風能豐富帶之外，局部地區(qū)年有效風功率密度一般在100W/m2以下，可利用小時數(shù)3000小時以下。但是在一些地區(qū)由于湖泊和特殊地形的影響，也可能成為風能豐富地區(qū)。
(4)海拔較高的風能可開發(fā)區(qū)
青藏高原腹地也屬于風能資源相對豐富區(qū)之一。另外，我國西南地區(qū)的云貴高原海拔在3000米以上的高山地區(qū)，風力資源也比較豐富。但這些地區(qū)面臨的主要問題是地形復雜，受道路和運輸條件限制，施工難度大，再加上海拔高，空氣密度小，能夠滿足高海拔地區(qū)風況特點的風電機組較少等等，增加了風能開發(fā)的難度。
(5)海上風能豐富區(qū)
海上風速高，很少有靜風期，可以有效利用風電機組發(fā)電容量。一般估計海上風速比平原沿岸高20%，發(fā)電量增加70%，在陸上設計壽命20年的風電機組在海上可達25年到30年。我國海上風能豐富地區(qū)主要集中在浙江南部沿海，福建沿海和廣東東部沿海地區(qū)，這些地區(qū)海上風力資源豐富且距離電力負荷中心很近，與海上風電開發(fā)成本雖高，但具有高發(fā)電量的特點相適應。
2009年12月中國氣象局正式公布全國風能資源詳查階段成果數(shù)字為陸上50m高度潛在開發(fā)量約23.8億千瓦，近海5～25m水深線內(nèi)可裝機量約2億千瓦。
3.影響我國風能資源分布的氣象條件
(1)冷空氣活動
冬季(12月到翌年2月)整個亞洲大陸完全受蒙古高壓控制，其中心位置在蒙古國的西北部，從蒙古高壓中不斷有小股冷空氣南下并進入我國，同時還有移動性的高壓不時地南下，氣溫較低，形成大范圍的大風降溫天氣。
如圖2所示，影響我國的冷空氣有5個源地，由這5個源地侵入我國的路線稱為路徑。第一條路徑來自新地島以東附近的北冰洋面，從西北方向進入蒙古國西部再東移南下影響我國;第二條是源于新地島以西北冰洋面，經(jīng)俄羅斯、蒙古國進入我國;第三條源于地中海附近，東移到蒙古國西部再影響我國;第四條是源于太梅爾半島附近洋面，向南移入蒙古國，然后再向東南影響我國;第五條源于貝加爾湖以東的東西伯利亞地區(qū)，進入我國東北及華北地區(qū)。
圖2 中國寒潮冷空氣路徑圖
這5條路徑進入我國后分兩條不同的路徑南下，一條是經(jīng)河套、華北、華中由長江中下游入海，有時可侵入華南地區(qū)，沿此路徑入侵的寒潮可以影響我國大部分地區(qū)，出現(xiàn)次數(shù)占總次數(shù)的60%以上，冷空氣經(jīng)過之地有連續(xù)的大風、降溫，并常伴有風沙。另一條是經(jīng)過華北北部、東北平原，冷空氣路徑東移進入日本海，也有一部分經(jīng)華北、黃河下游向西南移入兩湖盆地，這一條出現(xiàn)次數(shù)約占其中次數(shù)的40%，它常使渤海、黃海、東海出現(xiàn)東北大風，也給長江以北地區(qū)帶來大范圍的大風、降雪和低溫天氣。
(2)熱帶氣旋活動
在我國東南沿海每年夏秋季節(jié)經(jīng)常受到熱帶氣旋的影響。我國現(xiàn)行的熱帶氣旋名稱和等級標準見表1。臺風是一種直徑1000km左右的圓形氣旋，中心氣壓極低，臺風中心10～30km范圍內(nèi)是臺風眼，臺風眼中天氣較好，風速很小。在臺風眼外壁天氣最為惡劣，最大破壞風速就出現(xiàn)在這個范圍內(nèi)。所以一般只要不是在臺風正面直接登陸的地區(qū)，風速一般小于10級(26m/s)，它的影響平均有800～1000km的直徑范圍，每當臺風登陸后我國沿?？梢援a(chǎn)生一次大風過程，而風速基本上在風力發(fā)電機組切出風速(25m/s)范圍之內(nèi)，是一次滿發(fā)電的好機會。
在我國登陸臺風平均每年有7個，而廣東每年登陸臺風最多為3.5次，海南次之為2.1次，臺灣1.9次，福建1.6次，廣西、浙江、上海、江蘇、山東、天津、遼寧合計僅1.7次，由此可見，臺風影響的地區(qū)由南向北遞減。
4.影響風能利用的災害性天氣
(1)臺風
臺風具有暖性高濕和強烈輻合的特點，它能量很大，來勢兇猛，常常伴有狂風、暴雨、風暴潮等強烈的天氣，是影響我國的主要災害性天氣系統(tǒng)之一。臺風移近海岸時，狂風可引起大范圍巨大的海潮，使沿海地區(qū)受到猛烈沖擊。登陸臺風帶來的狂風暴雨常使建筑物、輸電線路等地面設施遭受嚴重破壞，對裸露在大氣中，以自然風為動力的風力發(fā)電機組葉輪構(gòu)成了很大的威脅，輕者引起發(fā)電機組部件損傷，重者造成葉片損壞甚至塔架傾覆。
(2)低溫
溫度條件也是風電場建設要考慮的一個重要因素。低溫下發(fā)電機組的運行狀況、零部件的性能、機組的可維護性等方面將發(fā)生變化。例如隨著溫度的降低，空氣密度將增大，可能使風力發(fā)電機組出現(xiàn)過載現(xiàn)象;一般金屬材料的疲勞極限隨溫度的降低而降低，許多主要零部件在高寒環(huán)境下存在低溫疲勞問題，特別是焊縫處容易脆斷破裂;電子電氣器件功能受溫度影響也較大;有些類型風力發(fā)電機組在正常運行時，如溫度低于-20度，風速超過額定值后，會產(chǎn)生無規(guī)律葉片瞬間振動現(xiàn)象，可導致機組振動迅速增加，影響機組正常發(fā)電，后者造成機組停機，同時也可能造成葉片損傷。另外，風力發(fā)電機組所使用的油品在低溫時流動性變得很差，致使機組難以運轉(zhuǎn)，進而危及設備安全運行。
(3)積冰
積冰是指地面樹木，設施等物體表面產(chǎn)生的結(jié)冰現(xiàn)象，也稱覆冰。積冰對風電場及導線線路有很大的危害，不僅增加了導線、桿件等的垂直載荷，而且使導線、桿件等的界面增大，從而增大機構(gòu)的擋風面積，使風載荷增加，在積冰嚴重的地區(qū)有時會遭致導線跳頭、扭斷甚至拉斷或結(jié)構(gòu)倒塌等事故。
(4)雷暴
雷暴是積雨云在強烈發(fā)展階段產(chǎn)生的雷電現(xiàn)象。雷暴過境時，氣象要素和天氣變化都很劇烈，常伴有大風、暴雨以至冰雹和龍卷風，是一種局地性的但卻很猛烈的災害性天氣。由于風力發(fā)電機組和電線線路多建在空曠地帶，處于雷雨云形成的大氣電場中，相對于周圍環(huán)境，往往成為十分突出的目標，很容易發(fā)生尖端放電而被雷電擊中，雷電釋放的巨大能量會造成風力發(fā)電機組葉片損壞，發(fā)電機絕緣擊穿，控制元件燒毀等，致使設備和線路遭受嚴重破壞，即使沒有被雷電直接擊中，也可能因靜電和電磁感應引起高幅值的雷電壓行波，并在終端產(chǎn)生一定的入地雷電流，造成不同程度的危害。
(5)沙塵暴
沙塵暴是指強風將地面大量沙塵卷入空中，使空氣混濁，水平能見度小于1km的天氣現(xiàn)象。而強沙塵暴則是使空氣非?；鞚幔侥芤姸刃∮?00m的天氣現(xiàn)象。
沙塵暴發(fā)生時，往往狂風大作，黃沙滾滾，遮天蔽日，天空呈土黃色，甚至紅黃色，陽光昏暗，能見度非常低，嚴重時甚至伸手不見五指，強風可吹倒或拔起大樹、電桿，刮斷輸電線路，毀壞建筑物和地面設施，造成人畜傷亡，破壞力極大。
對于風電場來說，沙塵暴的危害是多方面的。首先，沙塵暴都伴隨有大風，強沙塵暴風力達8級以上，甚至有的可達12級，相當于臺風登陸的風力，大風對風電場的破壞力已不言而喻。其次是大風夾帶的沙粒及黃豆大小乃至核桃大的石塊還會擊打、磨蝕建筑物和其他裸露物體的表面，不僅會使風電機組葉片的表面受到嚴重磨損，而且還會使葉片表面出現(xiàn)凹凸不平的坑洞，影響風電機組出力，同時嚴重破壞葉片表面的強度和韌性以及葉片整體的強度，對風電場儀器設備構(gòu)成較大的危害。另外，沙塵暴在以排山倒海之勢向前移動時，還驅(qū)動著下層的沙粒也隨之一起前行，遇到迎風和隆起的地形，沙塵暴可對土壤造成不同程度的刮蝕，每次風蝕深度可達1～10cm;遇到背風凹洼的地形或障礙物時，隨風而至的大量沙塵又會造成沙埋，嚴重的沙埋深度可達1m以上。
如風電場建在迎風坡或地勢較高的地區(qū)，沙塵暴對土地的刮蝕，會對塔基的牢固程度造成影響，在背風坡或地勢低洼的地區(qū)，其沙埋作用又可使塔架的高度發(fā)生變化，影響風能吸收和轉(zhuǎn)換。
