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2014-08-14 來源:計鵬新能源 瀏覽數(shù):382
我國幅員遼闊,氣候資源十分豐富,但復(fù)雜的地形形成了復(fù)雜多樣的氣候環(huán)境,有些氣候條件是可開發(fā)利用的資源,有些氣候條件又往往造成災(zāi)害。例如,伴隨寒潮大風天氣出現(xiàn)的大風是豐富的風能資源,但隨之而來的低溫、冰凍和沙塵暴也會給風電場和輸電線路造成嚴重危害。另外,雷電、暴雨、冰雹、龍卷風等災(zāi)害性天氣氣候事件也都是風電場建設(shè)的不利因素。所以在開發(fā)利用風資源時,不僅要對風資源情況進行分析,同時也要充分考慮相關(guān)氣候因素的影響,以趨利避害,確保風電場在設(shè)計、施工和運行方面得以正常進行。 (1)臺風 臺風具有暖性高濕和強烈輻合的特點,它能量很大,來勢兇猛,常常伴有狂風、暴雨、風暴潮等強烈的天氣,是影響我國的主要災(zāi)害性天氣系統(tǒng)之一。臺風移近海岸時,狂風可引起大范圍巨大的海潮,使沿海地區(qū)受到猛烈沖擊。登陸臺風帶來的狂風暴雨常使建筑物、輸電線路等地面設(shè)施遭受嚴重破壞,對裸露在大氣中,以自然風為動力的風力發(fā)電機組葉輪構(gòu)成了很大的威脅,輕者引起發(fā)電機組部件損傷,重者造成葉片損壞甚至塔架傾覆。 (2)低溫 溫度條件也是風電場建設(shè)要考慮的一個重要因素。低溫下發(fā)電機組的運行狀況、零部件的性能、機組的可維護性等方面將發(fā)生變化。例如隨著溫度的降低,空氣密度將增大,可能使風力發(fā)電機組出現(xiàn)過載現(xiàn)象;一般金屬材料的疲勞極限隨溫度的降低而降低,許多主要零部件在高寒環(huán)境下存在低溫疲勞問題,特別是焊縫處容易脆斷破裂;電子電氣器件功能受溫度影響也較大;有些類型風力發(fā)電機組在正常運行時,如溫度低于-20度,風速超過額定值后,會產(chǎn)生無規(guī)律葉片瞬間振動現(xiàn)象,可導(dǎo)致機組振動迅速增加,影響機組正常發(fā)電,后者造成機組停機,同時也可能造成葉片損傷。另外,風力發(fā)電機組所使用的油品在低溫時流動性變得很差,致使機組難以運轉(zhuǎn),進而危及設(shè)備安全運行。 (3)積冰 積冰是指地面樹木,設(shè)施等物體表面產(chǎn)生的結(jié)冰現(xiàn)象,也稱覆冰。積冰對風電場及導(dǎo)線線路有很大的危害,不僅增加了導(dǎo)線、桿件等的垂直載荷,而且使導(dǎo)線、桿件等的界面增大,從而增大機構(gòu)的擋風面積,使風載荷增加,在積冰嚴重的地區(qū)有時會遭致導(dǎo)線跳頭、扭斷甚至拉斷或結(jié)構(gòu)倒塌等事故。 (4)雷暴 雷暴是積雨云在強烈發(fā)展階段產(chǎn)生的雷電現(xiàn)象。雷暴過境時,氣象要素和天氣變化都很劇烈,常伴有大風、暴雨以至冰雹和龍卷風,是一種局地性的但卻很猛烈的災(zāi)害性天氣。由于風力發(fā)電機組和電線線路多建在空曠地帶,處于雷雨云形成的大氣電場中,相對于周圍環(huán)境,往往成為十分突出的目標,很容易發(fā)生尖端放電而被雷電擊中,雷電釋放的巨大能量會造成風力發(fā)電機組葉片損壞,發(fā)電機絕緣擊穿,控制元件燒毀等,致使設(shè)備和線路遭受嚴重破壞,即使沒有被雷電直接擊中,也可能因靜電和電磁感應(yīng)引起高幅值的雷電壓行波,并在終端產(chǎn)生一定的入地雷電流,造成不同程度的危害。 (5)沙塵暴 沙塵暴是指強風將地面大量沙塵卷入空中,使空氣混濁,水平能見度小于1km的天氣現(xiàn)象。而強沙塵暴則是使空氣非?;鞚幔侥芤姸刃∮?00m的天氣現(xiàn)象。 沙塵暴發(fā)生時,往往狂風大作,黃沙滾滾,遮天蔽日,天空呈土黃色,甚至紅黃色,陽光昏暗,能見度非常低,嚴重時甚至伸手不見五指,強風可吹倒或拔起大樹、電桿,刮斷輸電線路,毀壞建筑物和地面設(shè)施,造成人畜傷亡,破壞力極大。 對于風電場來說,沙塵暴的危害是多方面的。首先,沙塵暴都伴隨有大風,強沙塵暴風力達8級以上,甚至有的可達12級,相當于臺風登陸的風力,大風對風電場的破壞力已不言而喻。其次是大風夾帶的沙粒及黃豆大小乃至核桃大的石塊還會擊打、磨蝕建筑物和其他裸露物體的表面,不僅會使風電機組葉片的表面受到嚴重磨損,而且還會使葉片表面出現(xiàn)凹凸不平的坑洞,影響風電機組出力,同時嚴重破壞葉片表面的強度和韌性以及葉片整體的強度,對風電場儀器設(shè)備構(gòu)成較大的危害。另外,沙塵暴在以排山倒海之勢向前移動時,還驅(qū)動著下層的沙粒也隨之一起前行,遇到迎風和隆起的地形,沙塵暴可對土壤造成不同程度的刮蝕,每次風蝕深度可達1~10cm;遇到背風凹洼的地形或障礙物時,隨風而至的大量沙塵又會造成沙埋,嚴重的沙埋深度可達1m以上。如風電場建在迎風坡或地勢較高的地區(qū),沙塵暴對土地的刮蝕,會對塔基的牢固程度造成影響,在背風坡或地勢低洼的地區(qū),其沙埋作用又可使塔架的高度發(fā)生變化,影響風能吸收和轉(zhuǎn)換。
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