深圳海洋氣候資源開發(fā)利用評估分析

1、深圳海洋氣候資源開發(fā)利用評估分析摘要:利用深圳50多年氣象標(biāo)準(zhǔn)站資料和近年分布于全市的自動氣象站資料對深圳的熱量、 降水、風(fēng)能、太陽能等資源進(jìn)行綜合分析，指出深圳的太陽能資源、空中水資源屬于較豐富 區(qū)，可開發(fā)利用的前景較大，陸地風(fēng)能資源相對較差，但在東南部沿海的大鵬、龍岐、南澳 以及海上可在加強(qiáng)局地風(fēng)場專項觀測和評估后進(jìn)行開發(fā)利用。采用聚類分析法，將深圳劃分 為四個氣候區(qū)，提出深圳氣候資源開發(fā)利用初步建議。一、前言深圳瀕臨南海，地處珠江口東岸。全市總面積195284平方公里，海岸線長25796公里，海域面積1145平方公里。深圳屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，長夏短冬，氣候溫和，日照充 足，雨量豐沛，氣

2、候資源豐富。氣候資源（指光能、熱量、降水、風(fēng)能等）屬于可再生能源， 它的普遍性、清潔性，奠定了其在可持續(xù)發(fā)展中的重要地位與作用。合理開發(fā)利用氣候資源 趨利弊害，是我們面臨的重要課題。面對深圳城市發(fā)展的“四個難以為繼”和特區(qū)內(nèi)外發(fā)展不平衡等難題，深圳市政府提出在緊 約束條件下堅持可持續(xù)發(fā)展、更新資源觀、實現(xiàn)發(fā)展理念的轉(zhuǎn)變，著力推進(jìn)自主創(chuàng)新和循環(huán) 經(jīng)濟(jì)，更加突出以人為本思想，全力構(gòu)建和諧深圳效益深圳，全面建設(shè)國際化城市、創(chuàng)新型 城市。因此氣象不僅要成為城市防災(zāi)預(yù)警的先頭兵，努力提高氣象預(yù)報預(yù)警和精細(xì)化水平， 也要為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)開展多層次、高密度的太陽能、風(fēng)能、空中水資源的監(jiān)測、研究、評估， 為科學(xué)

3、利用氣候資源、減緩資源壓力提供服務(wù)。本文利用深圳多年氣象監(jiān)測資料，對深圳的 氣候資源作一初步的評估分析，提出氣候資源開發(fā)利用的初步建議。二、深圳氣候資源分析（一）熱量資源受地理緯度、海洋和大氣環(huán)流影響，深圳市熱量資源比較豐富，年平均氣溫、積溫、無霜期 等熱量條件高于全省平均水平，尤其是冬季，溫暖的氣候是作物越冬和發(fā)展旅游的良好時節(jié)。1、年氣溫概況深圳市年平均氣溫在2224C之間，東部低于西部，低值區(qū)位于龍崗的坪山、坪地，高值區(qū) 位于寶安南部和福田北部（圖1）。年極端最高氣溫在3740C之間，空間分布表現(xiàn)出局地 性很明顯。高值區(qū)出現(xiàn)在龍崗的壩崗和坑梓、南山區(qū)和福田區(qū)的沿海地區(qū)，年極端最高氣溫 在

4、3940C，低值區(qū)是羅湖到大鵬半島沿海地區(qū)，年極端最高氣溫為3738C，其余地區(qū)年 極端最高氣溫為3839C。年極端最低氣溫04C，空間分布大致呈緯向分布，南部高北部 低。圖1深圳年平均氣溫分布圖（C） 2、界限溫度 深圳市界限溫度用5C、10C、15C、20C表示，穩(wěn)定通過5C的時期為越冬作物生長活動 期，穩(wěn)定通過10C的時期為越冬作物生長活躍期和喜溫作物可能生長活動期，穩(wěn)定通過15C 時期為喜溫作物活躍生長期。表1是不同界限溫度的持續(xù)日數(shù)、積溫。可見深圳氣候非常適 宜越冬作物和喜溫作物的生長。表15C、10C、15C、20C的持續(xù)日數(shù)和積溫界限溫度5C10C15C20C站名持續(xù)日數(shù)積溫持續(xù)

5、日數(shù)積溫持續(xù)日數(shù)積溫持續(xù)日數(shù) 積溫深圳國家基本站3628091321760325064232025393羅湖3627850328750226766811975152洪湖3637052341679922959751935041鹽田3636906347687532768442225715羅湖口岸3638688345841328475592186094福田3627562328710027263511995283農(nóng)科3637516336712128672072155718寶安3638240337784828171252155709福永3648213347779925870562195769觀蘭3638

6、132329764527269052115603公明3637821325803925764972035487龍華3638034331764226768662025418龍崗3637803330745928765042094721大鵬3638016335763526967402015264葵涌3628072326762127068892095564坪地3627441322664824360871853936布吉3638117335670127367922104511 壩光3638007337763226966842115554坑梓3627340329688925864782074722龍岐363

7、7428320720622057801824972嶺下3637732333755525564032084638橫崗3638165328768427269202065506蓮塘3638072328758027268072065350（二）降水資源深圳市年降水量在15002100毫米之間，標(biāo)準(zhǔn)氣象站的年降水量為1966毫米，大于全省平 均值。年降水量的空間分布大致自東向西減少，東部地區(qū)18002100毫米，西部地區(qū)1500 1600毫米，其余地區(qū)16001800毫米（圖2）。年降水日數(shù)在80140天，大部分地區(qū)在 80110天之間，比全省平均值少10多天。最大日雨量極值分布在大鵬半島南部和鹽田、

8、橫崗一帶（圖3），1小時最大降雨量則已寶安西鄉(xiāng)沿岸，大鵬半島南部為次大區(qū)域（圖4）。圖2深圳年降雨量分布圖（毫米）圖3最大日雨量極值分布圖（毫米）圖41小時最大降雨量極值分布圖（毫米）（三）風(fēng)資源1、年平均風(fēng)速的空間分布將自動氣象站的風(fēng)速轉(zhuǎn)換為10m高的風(fēng)速后進(jìn)行分析，深圳的年平均風(fēng)速在1634m/s，自東南半島、南部沿海向西北、東北部丘陵盆地區(qū)減小。東南半島的大棚、龍岐、南 澳，南部沿海的蓮塘、福田、沙頭角年平均風(fēng)速均在3m/s以上，平湖、橫崗、三洲塘、小 梅沙、梧桐村、鹽田以及西北部的公明、福永風(fēng)速也較大，在25m/s以上，東北部的坪地、龍崗、坪山、葵涌以及中部的觀蘭、石巖水庫、龍華、布吉

9、、寶安等在225m/s之間，其中洪湖、農(nóng)科年平均風(fēng)速最小，僅為16m/s （圖5）。圖5深圳年平均風(fēng)速的空間分布圖（m/s）2、年風(fēng)向玫瑰圖 受季風(fēng)氣候的影響，深圳各氣象站主導(dǎo)風(fēng)向十分明顯，都以偏東風(fēng)（NE-E-SE）為主，以深 圳國家基本站為例，根據(jù)30年氣象資料統(tǒng)計表明，該地的主導(dǎo)風(fēng)向為東北風(fēng)（NE）和東南 東風(fēng)（ESE）。圖6深圳站年風(fēng)向玫瑰圖大氣環(huán)流背景是影響局地風(fēng)向特征的主導(dǎo)因子，此外地形因子也會影響風(fēng)向的分布。深圳市 西部、北部，西南部地勢比較平坦，風(fēng)的來向沒有山脈的阻擋，下風(fēng)方向也沒有回流的作用， 所以這些地區(qū)均以E風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向；深圳東南部多丘陵山地，盛行風(fēng)向局地差異較明顯，如

10、南澳為東風(fēng)（E），大鵬站為北風(fēng)（N）、葵涌為西北風(fēng)（NW）、壩崗則有東東北和南西南風(fēng)兩 個主導(dǎo)風(fēng)向。而沿海山地往往是風(fēng)能資源比較豐富的地方，摸清主導(dǎo)風(fēng)向是風(fēng)資源開發(fā)利用 的關(guān)鍵，因此風(fēng)電場建設(shè)前期必須進(jìn)行微觀選址、精確測風(fēng)。3、年平均風(fēng)功率密度和平均風(fēng)能可利用時間深圳市年平均風(fēng)功率密度在45584 w/m2，在空間分布上（圖7），自東南半島、南部沿海向西北、東北部減小。東南半島的大鵬、龍岐、南澳在50 w/m2以上，南部沿海的蓮塘、 福田、沙頭角也在40 w/m2以上，其余地區(qū)更小。因此深圳基本屬于風(fēng)能貧乏區(qū)，只有東南 半島的大棚、龍岐、南澳屬于風(fēng)能可利用區(qū)。深圳年平均有效風(fēng)能利用時間在874

11、4967小 時之間，也有自南、東南向北、西北減小的趨勢（圖8），但不如年平均風(fēng)速、年平均風(fēng)功率 密度明顯。東南半島的大棚、龍岐、南澳，中部的橫崗、梧桐村、鹽田，南部沿海的蓮塘、 福田、沙頭角等，以及西北部的公明等在32004200小時之間，屬于風(fēng)能可利用區(qū)。圖7深圳年平均風(fēng)功率密度空間分布圖（w/m2）圖8深圳年平均風(fēng)能小時空間分布圖（小時）（四）太陽能資源太陽能資源評估可從日照時數(shù)、日照百分率、太陽總輻射等方面進(jìn)行分析。由于自動氣象站 尚無日照時數(shù)等的觀測，本研究只根據(jù)深圳地面氣象觀測站的資料進(jìn)行日照時數(shù)、日照百分 率、太陽總輻射的時間分布規(guī)律分析。深圳年均日照時數(shù)為1928小時，比粵北地區(qū)

12、也多500多個小時，深圳年日照百分率為54%， 屬于日照時數(shù)豐富地區(qū)。太陽總輻射可直接用輻射儀器測定，也可以根據(jù)氣象資料間接計算。我國由于太陽輻射觀測 站較少，廣東僅廣州、汕頭兩個輻射觀測站，本研究利用廣州、汕頭兩個輻射站的觀測資料 建立太陽總輻射的氣候?qū)W計算公式，采用最小二乘法擬合出計算公式中各月的經(jīng)驗系數(shù)，求算出深圳的月平均太陽總輻射。研究顯示，深圳年太陽總輻射為46179 MJ - m-2，從全省太陽總輻射分布來看，深圳屬于豐富地區(qū)，比粵北地區(qū)多600 MJ - m-2，全年有6個月太 陽總輻射在400 MJ - m-2以上，其中7月份最大，高達(dá)4865 MJ - m-2；有5個月太陽總

13、輻射在300400 MJ m-2之間；只有2月份太陽總輻射在300 MJ m-2以下。表2深圳本站各月日照時數(shù)、日照百分率、太陽總輻射月份123456789101112年日照時數(shù)（h）14598210231096147174221771872180520041857180619283日照百分率（%）2943312829364353474956 5654太陽總輻射（MJm-2）318326373120339 44111431548654522430844473782350446179三、深圳氣候區(qū)劃及氣候資源評估根據(jù)聚類分析結(jié)果，參考地形、地貌以及深圳市農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃成果，將深圳劃分為四個氣候 區(qū)

14、：（一）東北部丘陵盆地氣候區(qū)包括葵涌以北，平湖、布吉以東地區(qū)。該區(qū)大部分為低山、丘陵，山地面積較寬大。本區(qū)氣 候涼爽，年平均氣溫在22-23C，日平均氣溫35C積溫6900-7900C，年降水量1550-1750 毫米。年平均風(fēng)速2025m/s，年平均風(fēng)功率密度20 w/m2以下，年平均風(fēng)能小時數(shù)多在2200小時以上。熱量資源最差，降水資源居中，除蓮塘、沙頭角、鹽田外，風(fēng)能資源 基本處于全市中下水平。（二）西北部丘陵盆地氣候區(qū)本區(qū)包括平湖、布吉以西、深圳轄區(qū)以北以及寶安區(qū)的西鄉(xiāng)、福永的東北部地區(qū)。該區(qū)大部 分為丘陵臺地。本區(qū)氣候相對偏暖偏干，年平均氣溫在23-24C，大部分地區(qū)日平均氣溫3 5

15、C積溫7900-8400C，年降水量1350-1550毫米。年平均風(fēng)速2 03 0m/s，年平均風(fēng) 功率密度1030w/m2之間，年平均風(fēng)能小時數(shù)多在2200小時左右。熱量資源最好，但降水 資源最差，水熱配合不太協(xié)調(diào)，風(fēng)能資源居全市中下水平。（三）東南部半島氣候區(qū)本區(qū)包括葵涌南部、大鵬鎮(zhèn)、南澳鎮(zhèn)，東臨大亞灣，西連大鵬灣，海岸線長且迂回曲折，山 地面積廣。本區(qū)氣候偏暖濕，海洋性氣候特征明顯，年平均氣溫在22-24C，半島東部氣溫 高于西部，大部分地區(qū)日平均氣溫35C積溫7400-8400C，年降水量1750-2150毫米。年 平均風(fēng)速253 4m/s，年平均風(fēng)功率密度4060 w/m2，年平均風(fēng)

16、能小時數(shù)多在3200小時以上。熱量資源居中，降水資源最好，該區(qū)風(fēng)能資源差異較大，其中大鵬、龍岐、南澳 為全市風(fēng)能資源最豐富地區(qū)。（四）西南濱海氣候區(qū)包括深圳市市轄區(qū)內(nèi)的羅湖區(qū)、福田區(qū)、南山區(qū)以及寶安區(qū)的西南沿海區(qū)域，本區(qū)海岸線長， 屬海河沉積平原，只有零星殘丘，區(qū)內(nèi)淺海灘涂遼闊，冬季氣候暖和，年平均氣溫在22-24C， 大部分地區(qū)日平均氣溫35C積溫7400-8400C，年降水量1350-1750毫米。年平均風(fēng)速202 5m/s，年平均風(fēng)功率密度1030 w/m2之間，年平均風(fēng)能小時數(shù)除福田外多在 22003200小時之間。熱量資源和降水資源均居中，本區(qū)除福田外，風(fēng)能資源也較差。四、深圳氣候資

17、源開發(fā)利用建議（一）深圳瀕臨海洋，大氣中的云水資源十分豐富，開發(fā)利用空中水資源具有得天獨(dú)厚的優(yōu) 勢。因此，建議加強(qiáng)空中云水資源的監(jiān)測、評估和利用技術(shù)研究。（二）從年平均風(fēng)速、年平均風(fēng)功率密度和年平均風(fēng)能可利用時間來看，深圳風(fēng)能開發(fā)的前 景似乎并不樂觀。這主要是自動氣象站大多設(shè)在城區(qū)，實測風(fēng)速普遍偏小，根據(jù)局地小氣候 理論，沿海和山上應(yīng)具備風(fēng)能開發(fā)的資源，從本研究各自動氣象站觀測的年平均風(fēng)能可利用 時間來看，福田、南山、橫崗均在4000小時以上，大鵬也接近4000小時，屬于風(fēng)能較豐富 區(qū)。此外，由于海上風(fēng)資源具有風(fēng)速大、風(fēng)力穩(wěn)定、表面粗糙度和湍流強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，因此，國 外已把風(fēng)力發(fā)電的眼光投向海

18、上。自從90年代初瑞典、丹麥、荷蘭建立第一批海上風(fēng)電場 以來，迄今為止歐洲已建海上風(fēng)電場10余處，其中丹麥2000年建成的Middelgrunder海上 風(fēng)電場是目前世界上最大的海上風(fēng)電場，裝機(jī)容量4萬kW，由20臺2兆瓦風(fēng)力機(jī)組成。1999 年，丹麥能源局還批準(zhǔn)了 6個海上風(fēng)電項目，總裝機(jī)容量為790MW，計劃在2030年使海上 風(fēng)電容量達(dá)到4,000MW。德國已計劃在北海建造世界最大海上風(fēng)電基地，初期安裝100臺、 最終安裝200臺每臺5000 kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，總裝機(jī)1000MW；荷蘭擬在2008年前實現(xiàn)275 萬千瓦風(fēng)電容量，其中50%將裝在海上。隨著我國陸上優(yōu)質(zhì)風(fēng)電場的陸續(xù)開發(fā)建設(shè)，海上風(fēng) 力發(fā)電將扮演重要的角色。因此，為更客觀地評價深圳風(fēng)能資源，建議加強(qiáng)沿海自動氣象站建設(shè)，開展風(fēng)能資源評估和 風(fēng)電場選址的專項觀測，尤其是加強(qiáng)對近海風(fēng)能資源狀況和開發(fā)潛力的監(jiān)測評估工作。（三）深圳年太陽總輻射在廣東屬于豐富地區(qū)，但太陽能熱水器的普及率不足4%，開發(fā)利 用太陽能的潛力巨大。但由于深