[科普中国]-风能总储量

便可得到我国风能实际可开发量为2.53× 1011W。这个值不包括我国海面上的风能资源量。同时，仅是10 m高度层上的风能资源量，而非整层大气或整个近地层内的风能量。因此，本估算值与阿尔克斯、古斯塔夫逊等人的估算值不属同一概念，不能直接与之比较。

简介在了解了地球上风的形成和风带的分布规律之后，将进一步估计某一地区以及更大范围内风能资源的潜力。这是风力利用的基础，也是最紧要和首先要做的工作。因为任何风力利用装置，从设计、制造，到安装使用以及使用效果，都必须考虑风能资源状况。否则工艺制造再好的风力机，也将不可能达到预期的效果。比如，根据某一地区风能特点设计制造出来的风力机，盲目地拿到另一地区来安装，有可能使用的经济效果就很差，或是与原设计的结果相差很远，以至造成大量的经济损失，带来难以弥补的后果。因此在积极提倡和大力推广风能利用的工作中，掌握风能资源的状况是很重要的。

如前所述，地球上风的形成主要由于太阳辐射造成地球各部分受热的不均匀，因此形成了大气环流以及各种局地环流。除了这些有规则的运动形式之外，自然界的大气运动还有复杂而无规则的乱流运动。一般来说，风能在空间分布上是分散的，在时间分布上是不稳定和不连续的，时大时小，时有时无。但是风能在空间和时间分布上仍有非常明显的地域性和时间性。因此，这就对风能资源潜力的估计，风电场的选址提供了可靠的天气气候背景。1

总值估计风能利用究竟有多大的发展前景，对它的总储量就需要有一个客观的估计。这样在制定今后可以发展的各种能源比例上就可以进行更合理的配置，充分发挥其效益。

1948年，普特南姆(Putnam)对全球风能储量进行了估算，他认为大气总能量约为1020W。这个数量得到世界气象组织的认可，并在1954年世界气象组织出版的技术报告第4期《来自于风的能量》专集中，进一步假定上述数量的一千万分之一是可为人们所利用的，即有1010W为可利用的风力。这就相当于10000个每座发电量106 W的典型燃料发电厂的发电量。这个数量也就是相当于当今全世界能源的总需求量。可见，它是一个十分巨大的潜在能源库。然而冯阿尔克斯(W.S.von Arx)1974认为上述估量过大，这个量只是一个贮藏量，对于再生能源来说，必须跟太阳能的流入量对它的补充相平衡，其补充率较它小时，它将会衰竭，因此人们关心的是可利用的风的动能。他认为地球上可以利用的风力为1012W。即使如此，可利用风力的数量仍旧是地球上可利用的水力的10倍。因此在再生能源中，风能是一种非常可观的、有前途的能源。

古斯塔夫逊(1979)从另一个角度推算了风能利用的极限。他根据风能从根本上说是来源于太阳能，可以通过估计到达地球表面的太阳辐射流有多少能够转变为风能，来得知有多少可利用的风力。

根据他的推算，到达地球表面的太阳辐射流是1.8 × 1017W，经折算后也就是350 W/m2，其中转变为风的转化率φ=0.02，可以获得的风能为3.6× 1015W，即2.5 W/m2。在整个大气层中边界层中的风能占有35%，也就是边界层中能获得的风能为1.3 × 1015W，即2.5 W/m2。作为一种稳妥的估计，在近地面层中的风能提取极限是边界层中的1/10，即0.25 W/m2，全球的总量就是1.3×1014W.古斯塔夫逊根据埃尔萨西尔(Ellsaeseer)所作的全球不同高度上大气动能耗散率的图，认为美国本土相当接近全球耗散率，因此按美国8× 1012m2面积计算了美国在边界层范围内风能获得量为2 × 1013W，而可以被提取利用的量是2 × 1012W。这个数量是目前美国发电总装机容量7×1011W的3倍。

我们根据全国年平均风能功率密度分布图，利用每平方米25 W、50 W、100 W、200 W等各等值线区间的面积乘以各等级风能功率密度，然后求其各区间积之和，计算出全国10 m高度处风能储量为322.6× 1010W，即32.26× 1011W，这个储量称作理论可开发量。实际可开发的量，要考虑风力机间的湍流影响，一般取风力机间距10倍叶轮直径，因此按上述总量的1/10估计，并考虑风力机叶片的实际扫掠面积，因此，再乘以扫掠面积系数0.785，即为实际可开发量。

由此，便可得到我国风能实际可开发量为2.53× 1011W。这个值不包括我国海面上的风能资源量。同时，仅是10 m高度层上的风能资源量，而非整层大气或整个近地层内的风能量。因此，本估算值与阿尔克斯、古斯塔夫逊等人的估算值不属同一概念，不能直接与之比较。1

本词条内容贡献者为:

刘勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院