摘 要：影響風(fēng)電場(chǎng)安全運(yùn)行的主要?dú)庀鬄?zāi)害因子有雷暴、臺(tái)風(fēng)、積冰、極端低溫和沙塵暴。本文利用全國(guó)2000 年-2011 年近12 年的逐日氣象觀測(cè)資料，計(jì)算分析了各影響因子的分布特征。結(jié)果表明，夏季雷暴的頻發(fā)區(qū)主要集中分布在長(zhǎng)江中下游以南地區(qū)；影響我國(guó)的登陸臺(tái)風(fēng)增多，登陸路徑偏北。冬季北方地區(qū)的極端低溫均低于-20℃，其中東北、內(nèi)蒙古中東部和北疆地區(qū)低于-30℃ ；積冰沿長(zhǎng)江中下游地區(qū)分布，云南東北部、貴州和湖南出現(xiàn)范圍較大；春季沙塵暴多出現(xiàn)在塔里木盆地到巴丹吉林沙漠一帶。最后分析了空氣密度對(duì)風(fēng)電機(jī)組出力的影響。
　　關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng)；雷暴；極端低溫；積冰；臺(tái)風(fēng)；沙塵暴；空氣密度
　　0 引言
　　中國(guó)位于中緯度歐亞大陸腹地，地勢(shì)復(fù)雜，氣候布局復(fù)雜多變，風(fēng)能資源豐富。但是, 極端氣象災(zāi)害對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的安全運(yùn)行會(huì)造成不同程度的損害，致使風(fēng)電機(jī)組受損，效益降低。我國(guó)風(fēng)能資源豐富地區(qū)主要在“三北”（東北、華北和西北）和東部沿海地區(qū)，而在“ 三北”地區(qū)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組部件的安全運(yùn)行造成威脅的極端氣象因子有極端低溫、積冰、沙塵暴等，而對(duì)東部沿海風(fēng)電場(chǎng)產(chǎn)生最大威脅的氣象因子是臺(tái)風(fēng)，雷暴對(duì)全國(guó)的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組都會(huì)產(chǎn)生影響，尤其對(duì)南方地區(qū)影響最大。盡管空氣密度對(duì)風(fēng)電機(jī)組不會(huì)產(chǎn)生威脅，但它對(duì)高海拔地區(qū)的風(fēng)電機(jī)組出力會(huì)造成很大的影響。
利用2000 年－ 2011 年近12 年來(lái)中國(guó)氣象局的逐日觀測(cè)資料，對(duì)雷暴、極端低溫、積冰、沙塵暴、臺(tái)風(fēng)以及空氣密度的變化特征進(jìn)行了分析，以期對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的安全運(yùn)行提供參考保障。
　　1 雷暴
　　雷暴為積雨云云中、云間或云地之間產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。
　　雷暴表現(xiàn)為閃電兼有雷聲，有時(shí)亦可只聞雷聲而不見(jiàn)閃電。雷暴發(fā)生時(shí)常伴有冰雹、大風(fēng)、暴雨等多種極端天氣現(xiàn)象。我國(guó)的雷暴主要出現(xiàn)在夏季，春、秋季出現(xiàn)的幾率相對(duì)較小。雷暴的主要分布特征是南多北少。近12 年來(lái)，大于30 天的年平均雷暴日數(shù)主要出現(xiàn)在長(zhǎng)江中下游以南地區(qū)。我國(guó)南部沿海地形復(fù)雜，來(lái)自洋面豐沛的水汽由于動(dòng)力抬升，對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)盛，雷暴頻發(fā)，如在云南西南、廣西南部、廣東西南的部分地區(qū)及海南地區(qū)年平均雷暴日數(shù)會(huì)達(dá)到60 天－ 70 天。其中，云南西南部最高可以達(dá)到80 天，局部地區(qū)會(huì)超過(guò)100 天。而青藏高原、云南西北部以及四川西部夏季對(duì)流活動(dòng)旺盛，年平均雷暴日數(shù)基本在40 天以上，青藏高原的中東部部分地區(qū)可以達(dá)到60 天－ 70 天。長(zhǎng)江中下游以北的華中、華北、東北地區(qū)的雷暴相對(duì)較少，基本少于30 天，但京、晉、冀部分地區(qū)的雷暴日數(shù)會(huì)達(dá)到30 天－ 40 天。除新疆西北地區(qū)之外，西北大部分地區(qū)的年平均雷暴日數(shù)小于20 天，也是我國(guó)雷暴日數(shù)出現(xiàn)較少的地區(qū)。由于風(fēng)電機(jī)組和輸電線路多建設(shè)在空曠地帶，尤其在地勢(shì)較高的地方，裸露于雷雨云形成的大氣電場(chǎng)中，很容易發(fā)生尖端放電而被雷電擊中。雷暴發(fā)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電流、炙熱的高溫、猛烈的沖擊波、劇變的靜電場(chǎng)和強(qiáng)烈的電磁輻射等物理效應(yīng)，造成風(fēng)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(méi)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，在終端產(chǎn)生一定的入地雷電流，造成不同程度的危害。
　　2 極端低溫
　　極端低溫是指在一定時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)的最低氣溫。極端低溫均出現(xiàn)在冬季，受極地大陸冷氣團(tuán)的影響，特別是我國(guó)的北方地區(qū)極易受到冷空氣的影響，致使溫度驟降。我國(guó)極端低溫的分布由南向北逐漸降低，呈現(xiàn)東北向西南略傾斜分布。黃河下游、秦嶺至西藏東南以南地區(qū)的極端低溫均高于-15℃，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)沒(méi)有影響，而以北的大部分地區(qū)在-25℃ ~-30℃之間，東北、內(nèi)蒙古中東部、新疆北部以及內(nèi)蒙古西部的部分地區(qū)在-30℃ ~-35℃之間，其中除了黑龍江東部的東北大部、內(nèi)蒙古中東部以及北疆東部地區(qū)的極端低溫在-35℃ ~-40℃之間，黑龍江北部和內(nèi)蒙古東部的極端低溫會(huì)降至-40℃以下。歷史上，我國(guó)最低氣溫-52.3℃出現(xiàn)在1969 年2 月13 日黑龍江的漠河地區(qū)，它是我國(guó)有器測(cè)歷史以來(lái)觀測(cè)到的最低溫度。
　　據(jù)IEC 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行溫度為-20℃，生存溫度為-30℃。在我國(guó)風(fēng)能資源豐富的“三北地區(qū)”（東北、華北、西北），極端最低溫度均在-20℃以下。而東北、內(nèi)蒙古中東部以及新疆北部地區(qū)的極端低溫均低于-30℃。這些地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)利用時(shí)都要考慮到極端低溫對(duì)風(fēng)電機(jī)組的影響。極端低溫對(duì)電子電氣器件的正常功能影響較大，液壓系統(tǒng)也會(huì)因液壓油粘度增大出現(xiàn)異常，致使機(jī)組難以運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而危及設(shè)備的安全運(yùn)行[1]。