鐘帥研究組在西藏風(fēng)能資源利用及優(yōu)化布局方面取得進(jìn)展

風(fēng)能是目前實(shí)現能源轉型的重要途徑之一。位于青藏高原的西藏自治區具有豐富的風(fēng)能資源,但受限于高海拔和復雜地形,風(fēng)電開(kāi)發(fā)相對滯后。目前對高原風(fēng)電的研究相對較少,特別是缺乏對西藏風(fēng)電的綜合評估?,F有研究主要關(guān)注風(fēng)電的資源開(kāi)發(fā)的資源和技術(shù)潛力,忽略了地形、人口分布等因素的影響。本研究在評估風(fēng)電技術(shù)潛力的同時(shí),系統識別了地形、土地利用、人口分布等制約因素對風(fēng)電開(kāi)發(fā)的影響效應。

本研究針對高原地區地處偏遠、自然環(huán)境復雜、觀(guān)測點(diǎn)及相關(guān)設施缺乏、數據不全等問(wèn)題,將地理信息系統建模、風(fēng)機特性和西藏風(fēng)速數據相結合,設計了一套實(shí)用的高原綜合風(fēng)能評估方法,并應用于評估西藏當地風(fēng)能的技術(shù)經(jīng)濟潛力。首先是技術(shù)潛力評估,集成地理因素和技術(shù)參數信息構建專(zhuān)屬數據集,其中地理因素包括土地利用、坡度和海拔等,技術(shù)參數術(shù)因素如渦輪機特性和陣列布置。利用專(zhuān)屬數據集和五參數邏輯斯蒂分析方法,擬合了西藏地區平均風(fēng)速與風(fēng)機輸出功率之間的關(guān)系,估計當地風(fēng)資源的技術(shù)潛力。發(fā)現在設定兩個(gè)陣列下,西藏地區風(fēng)機輸出功率的技術(shù)潛力分別為153.7 kMW215.8 kMW。然后是經(jīng)濟潛力估計,考慮渦輪機規格、海拔高度等因素影響成本,結果顯示目前西藏風(fēng)力發(fā)電站成本較高,需要相應政策扶持和未來(lái)超高海拔風(fēng)電技術(shù)發(fā)展支持。再次是可行性分析,考慮了社會(huì )、經(jīng)濟、交通便利性等因素,結果顯示目前地形要素是對西藏風(fēng)力發(fā)電站建設的影響最大的因素。

在此基礎上,本研究開(kāi)展了西藏風(fēng)能技術(shù)-經(jīng)濟-資源的區域協(xié)調分析。結果表明,西藏風(fēng)電熱點(diǎn)區主要分布在阿里、那曲和日喀則等地區,而且山南和昌都也有可開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。兼具經(jīng)濟和技術(shù)優(yōu)勢的地區集中在岡底斯山脈北側、江孜-德格和林芝-唐古拉山脈的怒江流域,而昆侖山脈和橫斷山脈之間的部分區域存在資源-技術(shù)-經(jīng)濟不匹配問(wèn)題,需要政府適當補貼。主要的技術(shù)可開(kāi)發(fā)潛力集中在平均風(fēng)速4-10/秒范圍的對應地區,其開(kāi)發(fā)成本估計在0.1$/kWh0.5$/kWh。

本研究為政府相關(guān)部門(mén)制定西藏風(fēng)電發(fā)展規劃提供了科學(xué)依據,有助于風(fēng)電項目的合理布局規劃,協(xié)調多種能源發(fā)展,并識別出需要政策支持的地區。例如,政府可以參考本研究結果,重點(diǎn)開(kāi)發(fā)阿里、那曲和日喀則等風(fēng)電熱點(diǎn)區域,并對存在技術(shù)經(jīng)濟不匹配的區域提供政策補貼,促進(jìn)風(fēng)電項目的建設。

本研究對于有意在高原開(kāi)發(fā)風(fēng)電的企業(yè)也具有一定的借鑒意義。主要包括以下三個(gè)方面:

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(1)選址建議,研究指出了西藏的風(fēng)電技術(shù)潛力熱點(diǎn)區域,為潛在風(fēng)電項目提供了選址建議,特別是在阿里、那曲和日喀則等地區;

(2)

風(fēng)電項目可行性評估:識別自然因素對風(fēng)電站建設的影響權重,為潛在風(fēng)電項目提供了可行性評估的參考,如地形、人口密度、經(jīng)濟發(fā)展水平等關(guān)鍵因素;

(3)技術(shù)經(jīng)濟指標及未來(lái)發(fā)展方向:刻畫(huà)西藏風(fēng)電的技術(shù)潛力范圍、經(jīng)濟潛力范圍,以及資源-技術(shù)-經(jīng)濟的匹配關(guān)系,有助于支持潛在風(fēng)電項目的技術(shù)方案和投資預算。

????本研究成果近期發(fā)表于工程領(lǐng)域的top期刊《Energy Conversion and Management(IF:10.4),第一作者為博士生朱屹東,通訊作者為鐘帥副研究員。合作研究人員包括中國科學(xué)院地理資源所的沈鐳研究員,趙建安研究員和李德龍助理研究員。本研究得到科技部基礎專(zhuān)項第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究子專(zhuān)題青藏高原工礦業(yè)綠色發(fā)展途徑,以及第三次新疆綜合科學(xué)考察項目子課題和國家自然科學(xué)基金面上項目等資助。?????

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???同時(shí),本研究基于數據、算法及模型的進(jìn)展,設計了一種基于多源數據融合的風(fēng)能潛力評估方法,申報并獲得了發(fā)明專(zhuān)利認證
(專(zhuān)利號:ZL202310830012.6)。

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論文信息:Yidong Zhu;Shuai Zhong;Lei Shen;Delong Li;Jian'an Zhao;Xiaoyang Hou;From potential to utilization: Exploring the optimal layout with the technical path of wind resource development in Tibet,Energy Conversion and Management,2024,304: 118231

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論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.enconman.2024.118231

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專(zhuān)利信息:朱屹東,鐘帥,沈鐳. 一種基于多源數據融合的風(fēng)能潛力評估方法. 發(fā)明專(zhuān)利,專(zhuān)利號:ZL 202310830012.6.

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專(zhuān)利鏈接(中國知網(wǎng)):

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https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=_6cC4UgRj8QdnzO0lVu3WW3G0eODW2tqKzCNKJ_4m5HqjWdIiGwRHj8_dN1jSDmzURW0HuwnwF1jGDRF7llWF7-zrr7UExRp2UbObIgkSmoK8_qPUhR8D8mBF25Pbak3&uniplatform=NZKPT&flag=copy

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附圖1 西藏風(fēng)力渦輪機月輸出功率以及西藏各地市渦輪機月平均輸出功率變化

附圖2 西藏各地能源經(jīng)濟成本的分布結果和區域分布圖

附圖3 西藏地區風(fēng)能開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟-技術(shù)協(xié)同分析

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