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災難頻發氣候作怪?誰“禍害”了我們的風電場

2014-08-14 來源:計鵬新能源 瀏覽數:394

   我國幅員遼闊,氣候資源十分豐富,但復雜的地形形成了復雜多樣的氣候環境,有些氣候條件是可開發利用的資源,有些氣候條件又往往造成災害。例如,伴隨寒潮大風天氣出現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、龍卷風等災害性天氣氣候事件也都是風電場建設的不利因素。所以在開發利用風資源時,不僅要對風資源情況進行分析,同時也要充分考慮相關氣候因素的影響,以趨利避害,確保風電場在設計、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害性天氣系統之一。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電機組葉輪構成了很大的威脅,輕者引起發電機組部件損傷,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要考慮的一個重要因素。低溫下發電機組的運行狀況、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,可能使風力發電機組出現過載現象;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,會產生無規律葉片瞬間振動現象,可導致機組振動迅速增加,影響機組正常發電,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,進而危及設備安全運行。
  (3)積冰
  積冰是指地面樹木,設施等物體表面產生的結冰現象,也稱覆冰。積冰對風電場及導線線路有很大的危害,不僅增加了導線、桿件等的垂直載荷,而且使導線、桿件等的界面增大,從而增大機構的擋風面積,使風載荷增加,在積冰嚴重的地區有時會遭致導線跳頭、扭斷甚至拉斷或結構倒塌等事故。
  (4)雷暴
  雷暴是積雨云在強烈發展階段產生的雷電現象。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害性天氣。由于風力發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,相對于周圍環境,往往成為十分突出的目標,很容易發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電機組葉片損壞,發電機絕緣擊穿,控制元件燒毀等,致使設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引起高幅值的雷電壓行波,并在終端產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的天氣現象。而強沙塵暴則是使空氣非常混濁,水平能見度小于500m的天氣現象。
  沙塵暴發生時,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,對風電場儀器設備構成較大的危害。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,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,其沙埋作用又可使塔架的高度發生變化,影響風能吸收和轉換。

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閱讀上文 >> 高原風谷——貴州風電發展概述
閱讀下文 >> 我國風能資源儲量及分布區域(圖)

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