国家气候中心张秀芝：中国近海风电机组安全气候区划

能见APP讯：10月19日，2016年北京国际风能大会暨展览会在中国国际展览中心召开。国家气候中心研究员张秀芝在分论坛上作了主题发言，分享的主题是，中国近海风电机组安全气候区划。

以下为发言全文：

下面我是第一个报告，我掌握好我的时间，可能我的一些内容在不同会议上今年的宁波海上峰会有一些内容已经介绍过了，但是有一些没有全。所以，因为今天是受时间的限制，我可能只讲结果，有一些计算过程没有办法介绍的很详细。大概是分几个方面。第一个风资源，海上现在目前开发商，业主测的比较多了，心里面都是有一个谱了，什么地方风多大。我做的工作就是给出一个宏观的来，就是告诉你什么地方我们中国沿海，什么地方的风是最好的，什么地方的风差一点。涉及到后面谈的第二个问题，安全等级的事情，就是跟台风有关的。

第三个问题，因为最近一些事情比较的多，半年多的时间，发现了我们50年一遇计算当中的很多的误区。我想把这个问题，用我做的结果说明这个误区在哪里。跟大家说清楚。

第四个方面，就是施工方面关于浪的问题一些良好的工况，和不好工况一些分布条件。大家就是这样4个方面。

在这个资源的时候，说一下我们国家风资源怎么来的。因为以前听到了一些声音，什么什么的一堆台风风资源这些都是不准确的。这个是我们国家一个基本的风况，就是我们西伯利亚冷高压的影响，就是冷高压的影响，作为冷高压，东边就是北风，南海就是东北风，这个就是东半年一个风况，这个方向哪里去了？就是上了南南平洋。夏季倒过来了，因为夏季是南半球的冬季，我们的夏季，大家都是知道风是从那里来的？就是冷的地方往热的地方走，那个完全就是倒过来了，就是南半球过来到我们这里，所以风向是倒的。

南海就是偏西南风，我们这个位置大家经常看一下天气预告的时候就说，受高压影响，这个地方就是负热的高压。这个西边就是一个偏南风。到了北边，就是这样一个方向的，就变成了一个西南风，这个就是一个基本的风况。你的风向选择不同的位置上，这个方向除了受地形的影响，这个山脉是方向变了，在海上基本上就是什么呢？我们在海上就是应该是这样一个风况，主要是南北半球，我们东亚是一个全球有名一个季风区，这个是完全反着的。这个是一个基本大的背景。

谈到这个风资源的问题谈一下观测，这些风的资料哪里来？行进过程当中，每天就是观测发报，接收再发回来，这个就是一个基本的海上资料，这个是一个最重要的卫星。卫星原理，可以看一下，这个是一个卫星，是一个雷达，激光往下降。降到地球上面一个点就是这样一个观察幅度。测到就是浪的海边的粗糙度，等于那个激光下来就是打到这个点或者这个点或者这个点，测到返回去的信息不一样的。经过一个反转模式就是反转浪和风。

这个就是现在的海上我们业主干的事情就是100米测风塔，这个就是现在也是相当于雷达，这两个就是一个。目前来讲，这个国家海洋局，国家海洋局就是放了40多个，接近50个。中国气象局放33个，就是这样的东西在海上，这个是有10米高度，6米高度，2米高度，有不同高度的风。但是是分布在中国近海的，这些资料都是用来最基本的一个数据。

拿到这个数据以后，这个就是刚刚讲的那个船舶资料，这个是船舶资料，一条船就是一条船，多年集中起来就可以看到，我在这些区域就是航线上面做出来结果就是可信的。这个是拿到法国海洋研究所一个分析产品，他是有11颗星，最多就是9颗星。就是那个卫星的资料，他把它做了一些非常非常严格的质量控制，做了很多的处理工作，处理完了以后，形成了非常好的一个数据系列。我们很有幸拿到这个数据，我们做了很多的处理。

做完了以后，就是这样一个通道，以下就是扫描扫这一块儿。那边儿图就是这样一块儿下来，如果是风就是这样子的，如果拼到一起就是成了一个中国近海一个完整的东西。

大家都是知道，我们国家很少提供出供国外去验证卫星数据的可信度的这样的资料，几乎是没有提供。我拿到这样一个数据来了以后，我首先做了一件事情，对这个卫星数据在中国近海，到底可靠性多大？我首先做一个判断。这个图上面的绿点就是中国气象局现在在海上布的所有的浮标的点，我拿这些数据验证这个卫星资料在这个浮标位置附近的资料是不是合理的？验证的结果，这个卫星的数据还是可信的，相关系数很高，就是0.9以上。那么，它有一个不同的海域稍微有一点差别，总体来讲，可能比我们浮标测的大部分的站稍微小了那么一点点。但是，我们主要得出这个结论，我们就是可以看出来就是这样一个问题。

做完了以后，至于我中间怎么处理的，因为那个讲下来太复杂了。这个就是我们卫星数据得到的一个数据，得到的一个中国近海风的分布图。判断在我们国家数据是不是合理的一个最基本的判断，福建这一块儿最大可以不可以出来？我曾经最开始的时候，我记得去年讲的时候不是用这个卫星的思维，我是用美国一个处理的一个资料，在福建这个地方出不来，不是说出不来，出不来这么大。

拿到这个数据了以后我一判断就是这个数据是很好的，我就用这个数据把那个数据替换掉。所以，今年说了，就是这个卫星资料做出来的。另外一个结果也是一个很重要的，就是船舶资料，给大家看了那个。那个就是非常非常的一致，就是在风大的区域非常非常的一致，这两个资料在近海分布是合理的，一致的。这个大的前提下用这个资料来解决后面的问题。做完这个工作以后，我不是告诉你说，我哪一个地方到底5点几，7点几，这个风到底是多少。我想告诉大家，你挨着那个标准你的类别应该是什么？哪一个区间，哪一个区域那个风速类别应该是哪一个级别的？大家可以看下面这一张图。

根据后面那个标准，基本上划分是IEC标准里面划分的，这个区域，我划出这个图来就是很准，这个是一个大致上面一个区域。所以，你还得根据你的测风去判断到底什么样子的，这个就是我们近海一个风速一个基本的一个分布状况。那么，有了这个以后，你要上哪里去你心中有数了。光有这个不可以的，我们还有一个风机安全等级标准，安全这个我还得做另外一个工作。这两个结合起来就知道哪里是最好的地方，风大安全度又相对地低就是最好的。

下面工作就是做这个的。大家先看这样几个字，东半年的时候，我们国家大风基本天气条件就是寒潮，这个风是可控的，一般就是8到10级挺大的，打到10级风就是了不起，新疆那个地方会出现大一点的，一般情况下也就是这个，他是可控的。但是，有很多次是属于这样的台风，浙江以来，也可以说浙江以来的台风是非常重要的一个问题。这是最主要一个，就是2006年的，这个就是2014年的威马逊，这个是13年红海湾。基本上全覆没，非常有意思。03年到13年，10年的时间来了两次，我后面说的话，如果这个里面做海上风场，千万要小心了，这个地方的风，这个地方台风非常的严重。浙江温州那一片也是非常非常的严重。下面会有土出来，这个就是说台风是我们浙江地区以南特别特别要小心对待的一个问题。当然不是全部那么强，不是全部都是那么的弱。

这个大家可以关注的图，这个是达到台风强度的图，我做出来的图跟气象部门，普通出来的图有所差别。气象部门出来的图所标识的强台风，超强代风，这个打到最强的就是超强台风，我所出的就是什么呢？这个是离我们大概有2、三维度，就是近到这个范围内，这个是达到了这个强度，离的很远，我忽悠你了，这个是超强台风。这个是差的很远，到我们那里不是了，我所给出来的都是到了近海，几乎是快要登陆了，仍然是达到这强度。所以，达到这个强度以后可以看到有几个主要的，这一片就是南海的，过去是对着文昌的，这里是海南岛的文昌，这里是对着那里的。这个就是我们的浙江，这一块是台湾。这个是福建和广东东部，这一块频率很高。福建不是最大，什么原因？是经过了台风，这个是登陆次数。那么，基于这样一个结论，我们以后国标今年刚刚有一个国标，气象参数这个部分我们做的。因为那个国标目标是对的陆地，不对海，很少涉及到海上一些结果。

这个就是中国沿岸所有算出来的50年一遇大风，50年一遇问题上，大概从以北基本上就是混合的。有台风形成的。那么，在浙江以南基本上大风都是台风形成的。这边50年一语代表台风水平的，按照这个当时是因为给出一个标准，这个标准我们国家这个标准日本人提了一类风机。我们怎么算？怎么都是算不出来50。看一下这个频率。我们90%，我们是50，如果是95，我是93秒米，最后那个标准里面是定的稍微高一点，就是55。这个就是我们国家，我们对于台丰我们的等级到哪里，跟这个图出来的。这个是对于沿海的，不是对海上。所以，海上的问题，如果给出一个级别来还是重新做的，我当时是没有要求那样做的。这个是陆地上面一个基本的一个状况。

后面我谈到的就是海上怎么办？海下怎么算？我们陆上，一个台风登陆过来了，我可以根据气象站，根据历史资料来算50年一遇，我们的船，我们的商船走的时候。台风来了，避台风，就是进港口，所以，这个是观测不到台风大风的。卫星可以观测到，这个处理的时候，为了严格地质量，把大于这个风做了一个标识符，不对。如果用，就是抢进来，证明这个风是不是对的。所以，基于这样一个情况，我们就没有办法，怎么办呢？我只可以利用台风模型计算在海上台风风速多大。

首先，有一个区别，就是我要区别对待，这个是在海上，这个是很经典一个台风图。因为没有陆地的影响，是完全一个圆对称的，这个是登陆以前的一段，就是偏太阳，就是台风不是一个圆对称，就是一个非圆对称。这样我们可以看一下，我们找了半经验半理论的模型，这个是空军学院一帮子人。现在就是解放军理工，他们在日本滕田，在那些人的基础上做了很多很多的改进，这个就是在计算机上面进行运行的一个进行多个样本的计算，就是反复迭代做出来的，做完了以后，每一个台风看一下，那个分场分布合理吗？完了以后，每一个台风就是不管了，就是得到这样一张图。由于北部的台风样本少了很多很多。50年的图，这个可以保证合理性，因为这个台风样本很多。用来做50年一遇的样本量就是足够，为了弥补它，因为北边要给出数据来，我们做了一个传播资料的一个计算。

大家仔细看一下，传播资料在台湾是大的，风是大的，但是原没有正面风速大。台风做出来的台湾海峡这个地方，这个是小的。原因在于什么呢？刚刚也是说了一句话，我前面说了，有一个很多的台风路径从这里过。你关注天气预报，关注台风预报，在台湾以东的时候，这个强台风，一过台湾岛以后，到了登陆福建的时候，就可以看到强的热带风暴，也就是说这个经过了台湾了以后，这个台风强度减少了很多。所以，你从台风这个图上面出来，这个是相对于温州这边就是小很多，这个计算出来50年一遇小很多。这个是传播资料。这个走过去肯定风大，所以，那个资料算出来台湾海峡是大的。我是为了弥补北边的那个数据，还用了卫星的资料，卫星的资料22年，我也是做了一个同样50年一遇的计算。

最后就是看一下，就是完整的50年一遇分布图也是按照那个标准做了一个区划。大家把两张图叠到一起，我在这里风资源好，安全等级是几类，无论是开发商，主机商，目标是哪一个地方，发展什么类型的，我想去挑战那个最强台风去发展基础，我稳当一点，我看一下台风影响不强的，台风影响小的，台风稍微弱的地方。他有台风，千万不要忘记后面这个话。不等于不要防台风，这个是很多的。今年有3个光顾他的。但是，充气量就是一个强台风了不起了，大多数都是台风，或者是强热带风暴，就是这个水平，超强台风不可能。因为多半都是什么呢？那么，这个就是我对着那个标准里面开发商，主机商可以参考的，这个相对粗一点，这个划成等级那个线一勾就是勾过去了。这个是作为参考，作为长远的一个发展策略，战略问题就是干这个事情，就是用这个图做那个事情，我主要就是这一段就是讲这个事情。

因为大家涉及到浪，浪没有标准，浪是什么标准？我是根据我的想法，我多年从事海洋服务，海洋研究问题上，按照这个等级划下来的。给我一个好的建议，那个浪划多少秒米，非常高兴给我提供一个信息，把这个图重新做，做了大家就是有用了。目前凭我感觉做了一个感觉，不同的级别，你如果到那个海区做就应该知道技术是付出多大的代价，我随便说一下，我现在比较担心的一件事情。我们开发商现在只注重一个测风塔，但是浪不测，这个风险就是很大很大，不信走着瞧。浪，搞不懂，把那个设计成什么样子，我表示怀疑。这个是我的一个担心。就像刚刚英国那一位讲的，浪的观察很重要。刚刚问了一下徐威，参加过他们两次会议，我印象当中那些观察设备我们国内都是有的。

那部分就是结束了，后面涉及到什么呢？实际上也是涉及到海上的问题。现在有一个误区在哪里呢？这个下面的红字就是发现了，大家都是说什么呢？根据一些标准，根据国标，年平均风速是5倍。所以，我没有气象资料的时候，我没有办法计算50年一遇的时候，这个就是这个区域的50年一遇，这个有问题。什么问题？下面给大家看一下。

IEC标准里面这个关系式是200%的正确，没有问题的。问题是什么？问题是关系算50年一遇的时候，如果不明白这个区域是什么样子的区域就是会出问题。大家看一下这个图，这个是特意为这个做一个图，这个是年平均风速。这个图是做过50年一遇最大的风速，大家看一下，除下来的风速，大家看一下那个比值，想告诉大家，哪里是5倍，哪里不是5倍。所以，想用5倍关系说年平均风速是乘以5。特别是在这些地方，你看一下红的要命，大家看一下这些地方。这些安全度就是不够了，这个就是我说的要用那个5倍的关系，首先告诉说，这个区域，这个地区是5倍的关系，这个是有福建沿海市，其他地方都是不是的。

再就是什么呢？长江以北就是差不多，两边儿都不是的。所以，特别提醒大家用5倍的关系。那么，海上呢？这个图现在不太准确，我只是给大家一张显示一下，学生做出来以后，我没有最后敲定，大家粗粗地一看，这个颜色基本上就是5倍，这个地方基本上就是5倍。福建又出来了，海上也是5倍，这些地方就不是的。这个地方肯定不是的。这个地方都不是的。所以，在做海上的时候也提醒大家，也不要盲目地5倍。这个图将来还是会修改，这个图现在给出来就是一个参考图。

这个是现在我们做的第一个误区，第二个误区是什么？很多的就是这样写的。不过海上没有看过，我很担心海上来一个这个说的，说什么呢？跟一个标准来说，这里是最大风，是他的0.8。这个关系理解成什么呢？你知道50年一遇是多少，看一下一年一遇，概率分布模型没有办法算出来的，这个是一个关系。现在好多的做可研的。测风年观测到的20秒米，这个20秒米就是一年一遇风速，就是这个一年一遇风速这个概念错的，现在年轻人很多，没有经历过我这个年龄的或者比我年轻一点年龄那个年代是做这样一张图的。

每一张那个概率我们算一个PI，这个是总样本数，就是加1，这个是50个，1到50，就是这样一个一个有一个频率出来。就是对应着这个频率这个点，一个一个往上点。大家看一下这个图，你今年测风这个是一年一遇吗？曾经用这个图算过数据的人绝对没有这个概念今年就是一年一遇，现在都是不做这个图了。好了，给的那个公式就认为今年是一年一遇，出现0.8就是的，讲的误区就是这里的。不要把今年观测到的是一年一遇，有可能50年一遇，有可能就是一百年一遇。

这个问题因为很有共性。

下面就是施工海况，至少选择海区的时候，你知道这个海区的多年，这个是22年一个平均，22年平均下来年平均有效是多大？如果这个地方有效很大，基础代价就是大了，这个不用说的。这是年平均，这是夏季的这个是冬季的，这个是国家的年平均有效的分布状况就是这样的。这个是卫星资料出来了，我们也是有一个用另外一个资料出来。这个图跟那个图有差别。那么，下面一个，就是非常非常好的调装的，这个是宇航局专家告诉我们的，就是机组整体调装的时候1.38米，就是一个线，就是超过1.38米，这个调装就调不了。低于1.38米，这个调装就可以工作，这个就是可以调装，这个是根据那个做的一张图，这个是年平均。那么，这个是夏季，你要做的时候就选择在那一个季节，我每一个月都是有的。如果需要我们可以试着去算。我现在给大家显示一个总体的。

这个小于2.5也是一个施工的和现场的一个借鉴图，很多都是设定了那个界限都是2.5，还有一些是什么呢？如果大家在某一个区域施工的时候，我想到什么呢？你所用的船是什么级别的，那个可以专门算一下，我现实展示出来的，给大家一个粗粗地了解海上的海况是什么样子的，在某一个区域去施工，某一个时间段施工会遇到什么样子的海况，就是这样一个状况。

我今天只给大家看结果，没有中间过程，大家想了解具体的中国过程，我们可以私下地到我单位去，我前面有我的联系方式，大家可以跟我进一步探讨，谢谢大家。

问答：

提问：你好，我是大学生师伟，我有两个问题。第一个问题，您前面说了风的分布，风的分布，有没有风浪联合的分布。有其他的单位做吗？

张秀芝：因为我一直做海洋的，原来做的海洋气侯的时候，是根据大家的海军，还有海上新平台，还有一些船怎么做的，如果对于海上风电来讲，来了一个1.38。我就出一个1.38，你那个船，你那个地方是多少，你提供给我，我也可以算出来。或者风和浪联合分布，还有一个能见度。我们曾经做过一个能见度，风的，浪的联合，最恶劣的气侯条件的分布，这个是一个学生在在。

提问：那个分辨率是多少？

张秀芝：这张图是一乘一度，还有一个更细，海上50公里乘以50公里就是可以了。那个图不太好看，就是类似画这个就是花花点点，处理了几次不满意，没有办法拿出来，50公里乘以50公里

提问：还有就是数据问题，欧洲很多国家就是联合开发了以后，我们可以用这个数据，就是公开或者半公开的，我们国内有没有这样的？

张秀芝：很抱歉，我用的就是欧洲的，就是法国海洋研究所那个，我比较了几个数据下来了以后，我发现法国海洋研究所做了几个数据是相对比较的好。我前面讲了一个CCMP，去年海洋会议上面就是讲了CCMP，就是这个大的出不来我一看到出不来，我觉得就是不对，我就是拼命找数据，找到这个数据以后OK了，这个数据比那个好多了。

提问：风速，浪高，作为一个公开的数据库，我们可以随时地进入，做一些可用的数据库，有这样的可能吗？

张秀芝：作为气象部门来讲还是可以的，我们气象局开放了，我们海洋局开放得多。而且，是做的产品，要求做一下产品，产品不是原始数据了。我没有办法原始数据，我不可能拿着别人的数据做一些东西，这个是最起码的，这个是道德问题。做一下产品就可以，因为加了我的智慧，加了大家的条件。

提问：原始数据没有太多数据。

张秀芝：这个需要大家提供给我很多的信息，我现在对风电这个方面的施工，我对风知道一些，你给我一些条件，那个就是一个计算，你给我一些条件我可以算。另外，台风一些问题，台风做了很多一些东西，关于机组的。所以，那个东西我们可以看一下，就是有一个需求就是可以根据需求去做更多的东西，现在中国气象局是跟气侯中心发了通行证，可以为企业服务，原来不允许，今年7月份发了一个证书让我们做，现在如果有需求完全可以，原来不可以。

提问：1.38是有意坡高，是给浮吊船的作业吗？

张秀芝：宇航局告诉我了，吊装的时候，最严格的就是那个整体吊装的时候非常非常的严格。所以，我现在说一下，我搞不明白就是什么呢？什么工况下要什么海况，我不清楚。

提问：因为是这样的，按照我个人的经验来说，一般对于小浮吊船1.35米是一个作业极限，这个没有问题。像一些大型浮吊，这个标准高一些，大概是2米以上，22.5米以下的范围。所以，不太清楚这个1.35米…

张秀芝：我跟宇航局审一个了，他要去吊装，这个条件很严的，我把这个拿过来了，你如果说1.5，这个完全没有问题。比如说，1.38就是整体吊装，1.5米就是那种，2米和2.5秒米就是另外一个作业条件，没有问题，你只要给我就是可以给你。就是一个统计，告诉我一个联合统计的条件都是可以的。

提问：感谢。还有一个问题，因为近年来的台风出现强度有所增加，包括美国巨风也是这样的，我看到相关的资料，巨风相当于还有石油平台设计环境条件的根据推算，相当于千年，两千年一遇，这个角度来说跟统计资料有关系。这个统计资料不可能做到百年的时间长度，所以，只有这几十年的资料。整体趋势来说，特别是南海，这个海洋环境条件是逐渐升高的。所以，这个环境条件是这样的，我觉得当年的环境条件有可能放到10年以后，可能就不满足这个相关的要求了。所以，关于这个问题您看一下您这边。

张秀芝：我不太赞成这个观点，就是现在的台风强度就是很强，我不是太赞成，为什么呢？你反察每个县的县制，查我们的年限就会发现。在很早很早以前，那个受灾很强的，比现在大的多的多都是有的。正因为那个时候没有更多的手段，你不知道强到多少，你不知道的。湛江那个地方，原来有的那个船，怎么推到岸上去了，这种事情多的是。 之所以现在大家说多强，因为现在我们天上有卫星，下面有雷达，有很多气象观测站，天上到地下，这个观测的东西密的多的多，我们观测站也是很小，我们有几百个发展到上千个，抓住极端的风多了，所以就是告诉什么呢？这个风强多少，这个不是太赞成这个，就是越来越大，越来越强。当然，台风这个东西随机性很强。就在这一片，有好几个是台风中心110多秒米，原来是观测手段，现在不可以的。

提问：台风和那个问题，现在海洋风电就是那个标准都是50年一遇那个，如果把那个时间长加到100年或者200年，是不是可以包括住台风的影响？

张秀芝：差不多，因为所有的工程用多少年，其他的是有一定的规定的。那么，风电这一块标准就是要你50年，我不知道会不会改成100年，因为就是20年使用期，一些海洋项目，比如说，有一些平台都不要50年，就是要100年，100年现在更多了。50年就是做别的事情，根据这个工程的生命期长短就是20年生命期，你要按100年那个造价就是很高。

提问：可能考虑这个地方有风影响，设计的风机就是抗台风，我采用就是100年，这个100年会包括台风，就可以不用按照台风基础规范设计。

张秀芝：不是这个概念，因为这个风速是可以不是台风，为什么做台风设计？台风不同于其他的北部那种风，台风是一个旋转，这个风速变化是很剧烈的。所以，这个跟要不要台风，100年一遇，多少年一遇，这个要分开说。不仅仅是一个风速大小的问题是涉及到风本身的问题，这个风的变化很快。那个变化也是很快。其他北边没有这个问题。