你的風(fēng)場(chǎng)可能需要一個(gè)結(jié)冰預(yù)警系統(tǒng)
2017-2018冬季風(fēng)機(jī)結(jié)冰風(fēng)險(xiǎn)前瞻
寒潮來(lái)不來(lái)
近日逐漸入冬，歲末年初也預(yù)示著即將迎來(lái)2018年初的寒潮。猶記得2017年2月的那場(chǎng)寒潮，全國(guó)大范圍地區(qū)降溫8-12°C，直接達(dá)到藍(lán)色預(yù)警等級(jí)。
2017年寒潮與2016年的世紀(jì)寒潮很相似，都是北極地區(qū)大幅升溫，導(dǎo)致極渦南下。連續(xù)兩年大幅寒潮，對(duì)于許多地區(qū)的風(fēng)場(chǎng)是否能抵御結(jié)冰風(fēng)險(xiǎn)來(lái)說(shuō)都是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。
這個(gè)冬天是否還會(huì)面臨同樣的境況呢？以下我們將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
下圖為2017年12月至2018年2月的連續(xù)三個(gè)月月氣溫異常的預(yù)測(cè)統(tǒng)計(jì)，可以看出明顯在2018年1月時(shí)中國(guó)中東部和南方地區(qū)氣溫低于往年的概率比較大，可能成為山地風(fēng)場(chǎng)結(jié)冰的高發(fā)月份。
到底冷不冷
判斷是否會(huì)發(fā)生如去年一樣的極端天氣狀況，一個(gè)重要的表征就是ENSO（El Niño-Southern Oscillation 厄爾尼諾與南方濤動(dòng)循環(huán)）。
注：“厄爾尼諾”(El Niño)，意為"圣嬰"，是指赤道太平洋中東部海洋表面溫度持續(xù)異常增溫的現(xiàn)象。當(dāng)厄爾尼諾現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，太平洋廣大水域的水溫升高，會(huì)造成南方濤動(dòng)現(xiàn)象（Southern Oscillation，SO）。“拉尼娜”(LaNina)，意為“小女孩”，指赤道中東太平洋海面溫度持續(xù)異常偏冷的現(xiàn)象。氣象上把兩者合稱(chēng)為ENSO（El Niño/La Niña-Southern Oscillation，簡(jiǎn)寫(xiě)ENSO，音“恩索”）。這種全球尺度的氣候振蕩被稱(chēng)為ENSO循環(huán)。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，厄爾尼諾發(fā)生時(shí)氣溫上升，中國(guó)地區(qū)會(huì)更暖，拉尼娜發(fā)生時(shí)，中國(guó)地區(qū)會(huì)更冷，但這些只是從可能性的角度來(lái)說(shuō)。通常，出現(xiàn)拉尼娜事件時(shí)，中國(guó)冬季會(huì)更冷，但也并不意味著會(huì)進(jìn)入寒冬，只是進(jìn)入寒冬的概率高一些，特別是南方地區(qū)。
面對(duì)即將來(lái)臨的寒潮，到底對(duì)氣溫會(huì)造成多大程度的影響我們有必要用ENSO預(yù)測(cè)作為判斷依據(jù)之一。
下圖為截取的近年來(lái)海洋尼諾指數(shù)，紅線表征厄爾尼諾發(fā)生可能性，藍(lán)線表征拉尼娜發(fā)生可能性，可以看出2017-2018年冬季指數(shù)在兩個(gè)范圍之內(nèi)，處于自然水平，這個(gè)冬季大概率會(huì)保持平穩(wěn)狀態(tài)。這種平穩(wěn)的狀態(tài)極大可能表征氣溫的波動(dòng)性變化，與文中12月-2月的氣溫預(yù)測(cè)相對(duì)應(yīng)。
下圖為ENSO發(fā)生可能性的概率統(tǒng)計(jì)，同樣可以看出自然狀態(tài)（綠色）的發(fā)生可能性更高。
危害大不大
冰凍災(zāi)害預(yù)警的重要性
雖然風(fēng)機(jī)葉片覆冰為偶發(fā)性事件，一旦發(fā)生，將對(duì)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行造成巨大影響，同時(shí)，也為周邊人員的安全埋下隱患。
積冰的影響
1）當(dāng)風(fēng)機(jī)葉片表面大量積冰時(shí)，由于每個(gè)葉片上的冰載不同，使機(jī)組的不平衡載荷增大，從而降低風(fēng)機(jī)的零部件壽命，對(duì)機(jī)組造成較大的危害；
2）由于積冰厚度不一，葉片原有的氣動(dòng)外形將發(fā)生改變，降低機(jī)組的風(fēng)能利用系數(shù)，從而造成發(fā)電功率降低，嚴(yán)重時(shí)還可造成風(fēng)電機(jī)組無(wú)法正常啟動(dòng)；
3）風(fēng)機(jī)上的測(cè)風(fēng)儀結(jié)冰后，將無(wú)法正常工作，使測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，影響機(jī)組的正常運(yùn)行和控制；
4）結(jié)冰后，如果風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，拋出的冰層碎塊或掉落的大冰塊可能會(huì)傷害到風(fēng)機(jī)自身及其附近的人或物。
低溫的影響
1）由于空氣密度隨著溫度的降低而增大，因此低溫環(huán)境會(huì)造成風(fēng)電機(jī)組額定出力增加，出現(xiàn)過(guò)發(fā)過(guò)載的情況；
2）風(fēng)機(jī)出現(xiàn)低溫疲勞問(wèn)題，嚴(yán)重情況下可造成焊縫斷裂；
3）風(fēng)電機(jī)組所使用的潤(rùn)滑油將隨著溫度的降低粘稠度增大，流動(dòng)性變差，風(fēng)機(jī)需要潤(rùn)滑的部位可能無(wú)法得到充分的油量供應(yīng)，從而危及風(fēng)機(jī)設(shè)備的安全。
因此，在冰凍災(zāi)害天氣發(fā)生前的有效預(yù)警時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確高效地傳遞天氣預(yù)測(cè)預(yù)警信息至關(guān)重要。高精度氣象預(yù)測(cè)預(yù)警服務(wù)方案，可以最大程度上預(yù)防葉片結(jié)冰對(duì)機(jī)組的危害，優(yōu)化客戶(hù)資源配置，降低客戶(hù)財(cái)產(chǎn)損失，確保人員和設(shè)備安全。
