灾难频发气候作怪？谁“祸害”了我们的风电场

　　 我国幅员辽阔，气候资源十分丰富，但复杂的地形形成了复杂多样的气候环境，有些气候条件是可开发利用的资源，有些气候条件又往往造成灾害。例如，伴随寒潮大风天气出现的大风是丰富的风能资源，但随之而来的低温、冰冻和沙尘暴也会给风电场和输电线路造成严重危害。另外，雷电、暴雨、冰雹、龙卷风等灾害性天气气候事件也都是风电场建设的不利因素。所以在开发利用风资源时，不仅要对风资源情况进行分析，同时也要充分考虑相关气候因素的影响，以趋利避害，确保风电场在设计、施工和运行方面得以正常进行。
　　(1)台风
　　台风具有暖性高湿和强烈辐合的特点，它能量很大，来势凶猛，常常伴有狂风、暴雨、风暴潮等强烈的天气，是影响我国的主要灾害性天气系统之一。台风移近海岸时，狂风可引起大范围巨大的海潮，使沿海地区受到猛烈冲击。登陆台风带来的狂风暴雨常使建筑物、输电线路等地面设施遭受严重破坏，对裸露在大气中，以自然风为动力的风力发电机组叶轮构成了很大的威胁，轻者引起发电机组部件损伤，重者造成叶片损坏甚至塔架倾覆。
　　(2)低温
　　温度条件也是风电场建设要考虑的一个重要因素。低温下发电机组的运行状况、零部件的性能、机组的可维护性等方面将发生变化。例如随着温度的降低，空气密度将增大，可能使风力发电机组出现过载现象;一般金属材料的疲劳极限随温度的降低而降低，许多主要零部件在高寒环境下存在低温疲劳问题，特别是焊缝处容易脆断破裂;电子电气器件功能受温度影响也较大;有些类型风力发电机组在正常运行时，如温度低于-20度，风速超过额定值后，会产生无规律叶片瞬间振动现象，可导致机组振动迅速增加，影响机组正常发电，后者造成机组停机，同时也可能造成叶片损伤。另外，风力发电机组所使用的油品在低温时流动性变得很差，致使机组难以运转，进而危及设备安全运行。
　　(3)积冰
　　积冰是指地面树木，设施等物体表面产生的结冰现象，也称覆冰。积冰对风电场及导线线路有很大的危害，不仅增加了导线、杆件等的垂直载荷，而且使导线、杆件等的界面增大，从而增大机构的挡风面积，使风载荷增加，在积冰严重的地区有时会遭致导线跳头、扭断甚至拉断或结构倒塌等事故。
　　(4)雷暴
　　雷暴是积雨云在强烈发展阶段产生的雷电现象。雷暴过境时，气象要素和天气变化都很剧烈，常伴有大风、暴雨以至冰雹和龙卷风，是一种局地性的但却很猛烈的灾害性天气。由于风力发电机组和电线线路多建在空旷地带，处于雷雨云形成的大气电场中，相对于周围环境，往往成为十分突出的目标，很容易发生尖端放电而被雷电击中，雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏，发电机绝缘击穿，控制元件烧毁等，致使设备和线路遭受严重破坏，即使没有被雷电直接击中，也可能因静电和电磁感应引起高幅值的雷电压行波，并在终端产生一定的入地雷电流，造成不同程度的危害。
　　(5)沙尘暴
　　沙尘暴是指强风将地面大量沙尘卷入空中，使空气混浊，水平能见度小于1km的天气现象。而强沙尘暴则是使空气非常混浊，水平能见度小于500m的天气现象。
　　沙尘暴发生时，往往狂风大作，黄沙滚滚，遮天蔽日，天空呈土黄色，甚至红黄色，阳光昏暗，能见度非常低，严重时甚至伸手不见五指，强风可吹倒或拔起大树、电杆，刮断输电线路，毁坏建筑物和地面设施，造成人畜伤亡，破坏力极大。
　　对于风电场来说，沙尘暴的危害是多方面的。首先，沙尘暴都伴随有大风，强沙尘暴风力达8级以上，甚至有的可达12级，相当于台风登陆的风力，大风对风电场的破坏力已不言而喻。其次是大风夹带的沙粒及黄豆大小乃至核桃大的石块还会击打、磨蚀建筑物和其他裸露物体的表面，不仅会使风电机组叶片的表面受到严重磨损，而且还会使叶片表面出现凹凸不平的坑洞，影响风电机组出力，同时严重破坏叶片表面的强度和韧性以及叶片整体的强度，对风电场仪器设备构成较大的危害。另外，沙尘暴在以排山倒海之势向前移动时，还驱动着下层的沙粒也随之一起前行，遇到迎风和隆起的地形，沙尘暴可对土壤造成不同程度的刮蚀，每次风蚀深度可达1～10cm;遇到背风凹洼的地形或障碍物时，随风而至的大量沙尘又会造成沙埋，严重的沙埋深度可达1m以上。如风电场建在迎风坡或地势较高的地区，沙尘暴对土地的刮蚀，会对塔基的牢固程度造成影响，在背风坡或地势低洼的地区，其沙埋作用又可使塔架的高度发生变化，影响风能吸收和转换。