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災(zāi)難頻發(fā)氣候作怪?誰“禍害”了我們的風(fēng)電場(chǎng)
2014-08-14
來源:計(jì)鵬新能源
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我國(guó)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(fēng)天氣出現(xiàn)的大風(fēng)是豐富的風(fēng)能資源,但隨之而來的低溫、冰凍和沙塵暴也會(huì)給風(fēng)電場(chǎng)和輸電線路造成嚴(yán)重危害。另外,雷電、暴雨、冰雹、龍卷風(fēng)等災(zāi)害性天氣氣候事件也都是風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的不利因素。所以在開發(fā)利用風(fēng)資源時(shí),不僅要對(duì)風(fēng)資源情況進(jìn)行分析,同時(shí)也要充分考慮相關(guān)氣候因素的影響,以趨利避害,確保風(fēng)電場(chǎng)在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行方面得以正常進(jìn)行。
(1)臺(tái)風(fēng)
臺(tái)風(fēng)具有暖性高濕和強(qiáng)烈輻合的特點(diǎn),它能量很大,來勢(shì)兇猛,常常伴有狂風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮等強(qiáng)烈的天氣,是影響我國(guó)的主要災(zāi)害性天氣系統(tǒng)之一。臺(tái)風(fēng)移近海岸時(shí),狂風(fēng)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(tái)風(fēng)帶來的狂風(fēng)暴雨常使建筑物、輸電線路等地面設(shè)施遭受嚴(yán)重破壞,對(duì)裸露在大氣中,以自然風(fēng)為動(dòng)力的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉輪構(gòu)成了很大的威脅,輕者引起發(fā)電機(jī)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(fēng)電場(chǎng)建設(shè)要考慮的一個(gè)重要因素。低溫下發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀況、零部件的性能、機(jī)組的可維護(hù)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(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí),如溫度低于-20度,風(fēng)速超過額定值后,會(huì)產(chǎn)生無規(guī)律葉片瞬間振動(dòng)現(xiàn)象,可導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)迅速增加,影響機(jī)組正常發(fā)電,后者造成機(jī)組停機(jī),同時(shí)也可能造成葉片損傷。另外,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所使用的油品在低溫時(shí)流動(dòng)性變得很差,致使機(jī)組難以運(yùn)轉(zhuǎn),進(jìn)而危及設(shè)備安全運(yùn)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(duì)風(fēng)電場(chǎng)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(jī)構(gòu)的擋風(fēng)面積,使風(fēng)載荷增加,在積冰嚴(yán)重的地區(qū)有時(shí)會(huì)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(qiáng)烈發(fā)展階段產(chǎn)生的雷電現(xiàn)象。雷暴過境時(shí),氣象要素和天氣變化都很劇烈,常伴有大風(fēng)、暴雨以至冰雹和龍卷風(fēng),是一種局地性的但卻很猛烈的災(zāi)害性天氣。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(chǎng)中,相對(duì)于周圍環(huán)境,往往成為十分突出的目標(biāo),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(huì)造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片損壞,發(fā)電機(jī)絕緣擊穿,控制元件燒毀等,致使設(shè)備和線路遭受嚴(yán)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(qiáng)風(fēng)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(qiáng)沙塵暴則是使空氣非?;鞚?,水平能見度小于500m的天氣現(xiàn)象。
沙塵暴發(fā)生時(shí),往往狂風(fēng)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(yán)重時(shí)甚至伸手不見五指,強(qiáng)風(fēng)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(duì)于風(fēng)電場(chǎng)來說,沙塵暴的危害是多方面的。首先,沙塵暴都伴隨有大風(fēng),強(qiáng)沙塵暴風(fēng)力達(dá)8級(jí)以上,甚至有的可達(dá)12級(jí),相當(dāng)于臺(tái)風(fēng)登陸的風(fēng)力,大風(fēng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的破壞力已不言而喻。其次是大風(fēng)夾帶的沙粒及黃豆大小乃至核桃大的石塊還會(huì)擊打、磨蝕建筑物和其他裸露物體的表面,不僅會(huì)使風(fēng)電機(jī)組葉片的表面受到嚴(yán)重磨損,而且還會(huì)使葉片表面出現(xiàn)凹凸不平的坑洞,影響風(fēng)電機(jī)組出力,同時(shí)嚴(yán)重破壞葉片表面的強(qiáng)度和韌性以及葉片整體的強(qiáng)度,對(duì)風(fēng)電場(chǎng)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(shì)向前移動(dòng)時(shí),還驅(qū)動(dòng)著下層的沙粒也隨之一起前行,遇到迎風(fēng)和隆起的地形,沙塵暴可對(duì)土壤造成不同程度的刮蝕,每次風(fēng)蝕深度可達(dá)1~10cm;遇到背風(fēng)凹洼的地形或障礙物時(shí),隨風(fēng)而至的大量沙塵又會(huì)造成沙埋,嚴(yán)重的沙埋深度可達(dá)1m以上。如風(fēng)電場(chǎng)建在迎風(fēng)坡或地勢(shì)較高的地區(qū),沙塵暴對(duì)土地的刮蝕,會(huì)對(duì)塔基的牢固程度造成影響,在背風(fēng)坡或地勢(shì)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(fēng)能吸收和轉(zhuǎn)換。
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