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警惕!低空风切变或将成为风电大杀手

   2023-11-17 风电干货西门吹风30070
核心提示:警惕低空风切变!

近日查(刷)文(手)献(机)

发现低空风切变

是飞机降落起飞过程中

一大杀手

由于对低空风切变预判不足

导致飞机会突然下沉...

现代机场已经标配

风廓线雷达 激光雷达

等设备

用于监测机场周围风切变情况

因此

警惕低空风切变!

但在风电场领域,相关技术方案尚未普及。早期的机型轮毂高度、叶轮直径都较小,如WT77-1.5MW机型轮毂高度约70-80米,叶轮直径为77米,风机与低空风切变气象条件相比,尺寸较小,相关风险也基本可以规避。但随着现在的风机尺寸越来越大,陆上风机叶轮直径在220米左右,轮毂高度已经达到了170-180米,相关风险必须引起开发商、设计院以及整机厂商的重视。

*本文已获作者授权转载分享。

认识低空风切变

低空风切变是指出现在600米以下的风切变。分为雷暴、锋面、逆温、复杂地形地物。

雷暴

雷暴是产生风切变的重要天气条件。雷暴的下降气流在不同的区域可造成两种不同的风切变。一种是发生在雷暴单体下面,由下冲气流造成的风切变,这种风切变的特点是范围小,寿命短、强度大。

锋面

锋面是产生风切变最多的气象条件。锋两侧气象要素有很大差异,锋面过渡区的垂直结构,是产生风切变的重要条件。一般说来,在锋两侧温差大(≥5℃)和(或)移动快(≥55千米/小时)的锋面附近,都会产生较强的风切变。

逆温(低空急流)

当晴夜产生强辐射逆温时,在逆温层顶附近常有低空气流,高度一般为几百米,有时可在100米以下,与逆温层的高度相联系,有时也称它为夜间急流。它的形成是因为逆温层阻挡了在其上的大尺度气流运动与地面气层之间的混合作用和动量传递,因而在逆温层以上形成了最大风速区,即低空急流。逆温层阻挡了风速向下的动量传递,使地面风很弱,而且风向多变,这样就在地面附近与上层气流之间形成了较大的风切变。从总体上说,这种风切变强度比雷暴或锋面的风切变要小得多,但比较有规律,一般秋冬季较多。低空急流在日落后开始形成,日出前达到最强,日出后随逆温层的解体而消失。

复杂地形地物

当风电场周围山脉较多或地形地物复杂时,常有由于局地地形环境条件产生的低空风切变。

下图为飞行事故中低空风切变的事故统计。

低空风切变与风电

飞行中遭遇低空风切变的高度范围为低于300米,目前市场主流机型的扫风叶轮已经进入这个高度范围,且扫风面积也比飞机的受力面积大得多,垂直方向上风电机组受到的不均衡风速也要比飞机更为复杂。随着现在大兆瓦风机叶轮弹性越来越大,如果在风机遭遇低空风切变时,风机正在利用此时的高风速进行发电,由于切变在垂直高度方向变化剧烈,导致叶片受力不均而发生扫塔倒塔的现象发生几率将大幅增加。

预防措施

小编建议,在未来实际项目中,一定要注意低空风切变对风电场安全运行带来的影响。加装风场探测设备,如设立测风塔、多普勒气象雷达等;加强风电机组智能化建设,采用机舱雷达等传感器动态感知风切变变化情况,提前通过变桨或偏航等措施规避极端天气对风电机组带来的毁灭性灾害等。

 
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