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全国风速趋势修正后,对风电开发影响几何?

新闻来源:《风能》杂志 发布日期:2026-05-13

      全国性的地表平均风速持续下降,不代表具体风电项目的风速也会下降。

风能资源是一个区域风电产业发展的重要基础。尤其是风速这一指标,更是直接决定了风电项目是否具备开发价值。

在产业层面,区域平均风速的趋势性变化可直接影响到风电发展规划与资源区划:平均风速上升意味着能够承载更多开发规模,促进产业集群化,带动当地经济发展;平均风速下降则会减少可供开发的规模,倒逼风电技术向大风轮、高轮毂等方向发展。

在项目层面,年平均风速越高,风电机组的年利用小时数就越多,发电量越多,度电成本可得到有效控制,项目收益率越好。反之,当平均风速有所下降,风电发电量就会大幅降低,甚至影响到一个项目的投资决策。

因此,在某种程度上,平均风速的变化情况成为影响未来风电发展的一个重要因素。此前,气象台站的观测资料显示,中国地表(10 m)风速自20 世纪70 年代以来呈现出不断减弱趋势,但在21 世纪初转为增强,这被定义为“风速恢复”现象。越来越高的平均风速,在宏观上对风电发展是有利的。然而,最近在《气候与大气科学》(npj Climate and Atmospheric Science)期刊中发表的一篇论文,却给出了截然不同的结论,引起业内关注。

“风速恢复”是假象

这篇名为《中国地表风速恢复现象被高估》(Overestimation of the recent observed near-surface wind speed recovery in China)的论文,由国家气候中心的艳艳博士、吴佳研究员、巢清尘研究员和孙颖研究员合作完成。

图1 1970—2024年中国地表风速长期演变时间序列(来源:国家气候中心)

这一研究的背景是自1970 年以来,全球许多地区的地表风速都出现了显著下降,被称为“ 全球陆地静止”。在全球范围内,1970―2010 年期间地表风速以约每10 年降低0.14 m/s 的估计速率下降。其中,北半球中纬度地区的下降最为明显,尤其是中亚和东亚,降幅高达每10 年0.16 m/s。

然而,在2010 年前后,平均地表风速的趋势却突然出现逆转,从减弱转变为增强,全球地表风速似乎已经开始恢复。尤其值得注意的是,在东亚,特别是中国和韩国,这一趋势更为明显。

国家气候中心的研究团队发现,再分析资料能够再现中国早期平均风速减弱的趋势,却无法清晰刻画出上述“风速恢复”现象,从而怀疑这个现象的真实性。由于地表风速的时空变化会直接影响到风能资源潜力评估、预测和投资风险评估的准确性,将“风速恢复”现象产生的原因分辨清楚,并对可能存在的假象进行修正,就变得极为重要。为此,他们将目光聚焦于观测记录的数据质量上。

由于观测的地表风速数据对仪器和当地环境条件的影响更为敏感,站点迁移、风速仪或系统更新以及站点周围逐步城市化都可能直接改变这一数据,从而影响长期地表风速的发展趋势。

尤其是站点迁移,在发展较快的国家和地区更为常见。数据显示,加拿大97% 的风观测站曾经历过迁移和海拔变化,中国有60%的站点曾经迁移过。这成为平均风速等风数据序列不够连续的关键。

研究团队发现,2005―2024 年间,中国曾经迁移过的站点中,有68% 站点的平均风速呈现明显上升,达到了每10 年0.34 m/s。相比之下,53% 没有迁移过的站点则表现出风速下降趋势,平均为每10 年下降0.18 m/s。这说明站点迁移影响了近几十年的地表风速趋势评估,导致“风速恢复”被人为高估。

经过研究团队的均一化处理,2005 年以后中国的地表风速呈现出微弱但显著的负增长趋势,为每10 年降低0.06 m/s,2005―2024年则下降了0.12 m/s。

更大的问题是,这一趋势未来仍可能继续。

“气候模式预估表明,21 世纪中国区域平均近地表风速很可能继续减弱,尤其在高排放情景下,但不同区域之间存在差异。”吴佳在接受《风能》采访时强调:“同时,受限于当前气候模式的发展水平,预估结果仍存在一定的不确定性。”

区域差异明显

“全球近地表风速的下降主要归因于三方面因素,一是大尺度大气环流的变化,如东亚季风减弱、北极涛动/ 北大西洋涛动/ 厄尔尼诺-南方涛动等气候模态的转变;二是地表粗糙度的增加,如城市化、植树造林的影响;三是边界层动力过程的改变。”艳艳解释道。

其中,边界层动力过程的改变,一般是指贴近地面、受地表摩擦影响的低层大气内风场、湍流、动量交换、稳定性等动力学特征发生的显著变化。简单说,就是近地面空气的流动方式、混合强度、垂直运动变了。

上述三种原因中的第二种⸺城市化的影响需要特别注意。城市建设会减弱风速,在上述研究中,由于没有剔除城市化的影响,因此,论文中订正后的中国地表风速的下降趋势包括了城市化的影响。

对此,吴佳明确表示:“我们的研究仅剔除了迁站的影响,尚未量化城市化对风速的影响,因此,观测到的风速下降幅度实际上包含了城市化的贡献。”

这或许对中国风电发展而言,是在整体平均风速下降的大背景下,一个值得庆幸的事情。因为一般集中式风电项目远离城市,尤其是近些年大力推进的沙戈荒大基地等项目,受城市化的影响较小。

“风电场通常选址于远离城市的郊区,影响风速的局地因素与气象站存在差异⸺气象站可能受到城市化等局地因素影响更显著。”吴佳向《风能》强调。

因此,仅凭全国平均风速的下降趋势不足以直接判定其对风电发展不利,有必要在全国平均风速的数据基础上,再进行下切分析。

由于风能资源更高,国家在大力推动陆上风电大基地发展,目前中国风电发展最集中的区域在“三北”。中国可再生能源学会风能专业委员会(CWEA)发布的《2025 年中国风电吊装容量统计简报》显示,2025年中国“三北”地区的风电新增装机容量占全国的83%,尤其以西北的占比最高,达到39.4%。

那么,如果以西北地区为例,作为风电新增装机容量占比最高的区域,平均风速是否出现了下降呢?

据国家气候中心研究团队的研究,中国西北地区的平均风速由1970 年的2.5 m/s 下降到2025 年的1.8 m/s,降幅为28%;其中近20 年间,西北地区的平均风速仅下降了0.10 m/s,低于全国平均风速(0.14 m/s)的降幅,更远远低于中国东南部降幅最大区域,该区域近20 年间的平均风速下降约0.30 m/s。

“西北地区风速降幅较小,可能与该地区城市化影响相对较弱有关。西北地区气象站观测到的风速降幅最小,在一定程度上可以间接反映该区域风电场所处环境的风速变化也相对较小,这对风电开发而言是一个有利因素。”吴佳提到:“但仍需注意不同场址之间在局部地形、地表覆盖及大气环流特征方面可能存在的差异。”

图2 中国七个亚区域地表风速长期演变时间序列(来源:国家气候中心)

图3 中国七个亚区域代表性站点地表风速时间序列(来源:国家气候中心)

图4 中国七个亚区域订正前后的地表风速变化(来源:国家气候中心)

对项目的影响仍需具体分析

根据风能的理论功率公式,风速与发电量呈三次方关系,当风速增大为原来的 2 倍时,理论风能功率变为原来的 8 倍。

一个陆上风电项目的全生命周期一般为20年。当中国大部分区域的平均风速在20 年间持续下降,是否会导致风电项目发电量的大幅减少,并深度影响到项目收益?

“开发企业和设备企业可将其作为背景参考,但仅凭平均风速的变化判断项目收益或进行风电机组优化仍具有较大不确定性。”吴佳强调:“整体地表风速下降仅能作为宏观层面的警示信号,但具体到项目层面,应该开展基于场址尺度的综合评估,才能更准确地判断风速变化对发电能力的影响。”

因此,针对全国地表平均风速持续下降对具体项目的影响,可以得出两点比较明确的结论:

一是全国性的地表平均风速持续下降不代表具体风电项目的风速下降,因为每个项目所处的地理与气象条件不同,甚至机组轮毂高度都不同,不能武断地凭此判断未来具体风电项目的风速发展情况。

二是全国地表平均风速持续下降只能作为宏观层面的一个信号,提醒开发企业在进行投资决策时,一定要做好更精细化的风能资源评估和预判。

论文参考:/articles/s41612-026-01322-x

DOI:https://doi.org/10.1038/s41612-026-01322-x

(原标题:《风能》封面故事|全国风速趋势修正后,对风电开发影响几何?)