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交互式地图 · Global Wind Atlas

风从哪里吹来:100 m 高度平均风速

来自 Global Wind Atlas 的现代风机轮毂高度全球风资源。悬停查看风速、风功率密度和风机容量系数;点击即可计算。

风能资源

鼠标悬停在地图上读取数值;任意点击查看详情和计算器链接。

风最大的地方与参照点

这张地图显示什么

颜色表示 Global Wind Atlas(DTU 和世界银行)的长期离地 100 米平均风速。图集用考虑地形和地表粗糙度的微尺度流场模型,把全球再分析气象数据降尺度到精细网格,所以山脊、海岸线和山口显示为明亮的条带,森林和山谷则是暗色。覆盖范围包括陆地和近海带,远海留白。

悬停可读取风速、风功率密度估算值,以及一台现代 3.6 MW 陆上风机在当地大约能达到的容量系数。点击任意位置,可以打开该地点的风力发电机计算器,或者打开能源探索器查看完整的光伏和风电概况。

怎么看风速

100 m 平均风速风功率密度含义
< 4 m/s< 70 W/m²差:赤道森林、背风山谷、东南亚大部分地区
4–5.5 m/s70–200 W/m²勉强:只适合融资成本低、塔筒很高的低风速风机
5.5–7 m/s200–400 W/m²一般到良好:欧洲内陆大部分地区、美国中西部、印度西南部
7–8.5 m/s400–700 W/m²良好:西北欧海岸、美国大平原、内蒙古
> 8.5 m/s> 700 W/m²优秀:巴塔哥尼亚、苏格兰高地、北海海上、非洲之角

风功率密度与风速的三次方成正比,所以地图上的小差别影响很大:风速从 6 m/s 提高到 7.5 m/s,可用能量几乎翻倍。这就是开发商为什么盯着山顶和海岸线,也是海上风电风更稳、更强,容量系数能达到 40–55% 的原因。

值得注意的规律

最强的风位于中纬度西风带(南北纬 40–60°):陆地上巴塔哥尼亚最突出,大片地区风速超过 9–10 m/s。信风在巴西东北部、加勒比、非洲之角和撒哈拉西部沿海形成了优质风区。地形的狭管效应造就了一些著名的风廊,比如苏伊士湾、墨西哥的特万特佩克地峡和哥伦比亚河峡谷。格陵兰和南极冰盖有极端的下降风,但与开发无关。几大静风区(刚果盆地、亚马孙盆地和印度尼西亚)解释了为什么赤道附近很少有风电。

从地图到风机

这张地图是筛选工具。风机发电量取决于完整的风速分布、空气密度(高海拔和炎热地区更低)、湍流和障碍物。如果是家用风机,要记住花园里 10–20 m 高度的风速比这里的 100 m 数值低得多。先用不同高度风速计算器,再用风力发电机计算器,它会用你所在精确位置的 NASA 风速数据估算年发电量和回收期。想看哪些国家已经依靠风电,可以播放风电占比延时动画,或者在光伏电站与风电场图集里查找具体的风电场。

数据与许可

来源:Global Wind Atlas 3,由丹麦技术大学(DTU)与世界银行集团合作开发、拥有和运营的免费网络应用,数据由 Vortex 提供,ESMAP 资助。采用 CC BY 4.0 许可。我们对 100 m 平均风速图层重新着色,重采样为 Web Mercator 瓦片(最大缩放时约 4–5 km),并做了量化以便悬停读数;与原始 250 m 数据相比,数值是经过平滑的近似值。

常见问题

风速多大才值得装风机?
对公用事业规模的大型风机来说,轮毂高度平均风速约 6.5–7 m/s 及以上的场址一般具有商业吸引力;8–9 m/s 以上就非常好。风轮很大的现代低风速风机在 6 m/s 也能用。塔筒较矮的小型风机,自身轮毂高度至少需要约 5 m/s,在这张地图上通常对应 100 m 高度 6–7 m/s。
为什么显示的是 100 米高度的风速?
100 m 接近现代陆上风机的轮毂高度,也远高于近地面的湍流层。风速一般随高度增加(开阔地形下大致遵循 1/7 幂律),所以气象站测风的 10 m 高度,风速可能比 100 m 低 30–40%。可以用我们的不同高度风速计算器换算。
什么是风功率密度?
它是单位风轮扫掠面积上风的动能通量,单位 W/m²,等于 ½ρv³ 在风速分布上的平均值。由于是三次方关系,8 m/s 场址的能量约为 6 m/s 场址的 2.4 倍。我们根据平均风速、假设瑞利分布(Weibull k = 2)和海平面空气密度来估算。
地球上风最大的地方在哪里?
陆地上:巴塔哥尼亚、火地岛、美国和加拿大的大平原、西北欧海岸、内蒙古和甘肃、非洲之角和苏伊士湾、巴西东北部以及塔斯马尼亚。海上风最大的是南大洋和北大西洋;北海是全球领先的海上风电中心。
读数中的容量系数是怎么算的?
我们用 0.14 的幂律风切变指数把 100 m 风速换算到 120 m 轮毂高度,假设 Weibull 分布 k = 2,对一台通用 3.6 MW 低风速风机(风轮直径 136 m)的功率曲线积分,再扣除 15% 的尾流、可利用率和电气损失。这只是筛选用的数值:实际项目取决于当地风速分布、湍流、空气密度、尾流损失和可利用率。

资料来源与参考

  1. Global Wind Atlas 3:DTU Wind Energy、World Bank Group、ESMAP — CC BY 4.0
  2. Davis 等(2023),The Global Wind Atlas: a high-resolution dataset of climatologies,Bull. Amer. Meteor. Soc.
  3. IEC 61400-1:风力发电系统设计要求
  4. IRENA:Renewable Power Generation Costs