摘 要：影響風電場安全運行的主要氣象災害因子有雷暴、臺風、積冰、極端低溫和沙塵暴。本文利用全國2000 年-2011 年近12 年的逐日氣象觀測資料，計算分析了各影響因子的分布特征。結果表明，夏季雷暴的頻發區主要集中分布在長江中下游以南地區；影響我國的登陸臺風增多，登陸路徑偏北。冬季北方地區的極端低溫均低于-20℃，其中東北、內蒙古中東部和北疆地區低于-30℃ ；積冰沿長江中下游地區分布，云南東北部、貴州和湖南出現范圍較大；春季沙塵暴多出現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風電機組出力的影響。
　　關鍵詞：風電場；雷暴；極端低溫；積冰；臺風；沙塵暴；空氣密度
　　0 引言
　　中國位于中緯度歐亞大陸腹地，地勢復雜，氣候布局復雜多變，風能資源豐富。但是, 極端氣象災害對風電場的安全運行會造成不同程度的損害，致使風電機組受損，效益降低。我國風能資源豐富地區主要在“三北”（東北、華北和西北）和東部沿海地區，而在“ 三北”地區，對風電場機組部件的安全運行造成威脅的極端氣象因子有極端低溫、積冰、沙塵暴等，而對東部沿海風電場產生最大威脅的氣象因子是臺風，雷暴對全國的風電場機組都會產生影響，尤其對南方地區影響最大。盡管空氣密度對風電機組不會產生威脅，但它對高海拔地區的風電機組出力會造成很大的影響。
利用2000 年－ 2011 年近12 年來中國氣象局的逐日觀測資料，對雷暴、極端低溫、積冰、沙塵暴、臺風以及空氣密度的變化特征進行了分析，以期對風電場的安全運行提供參考保障。
　　1 雷暴
　　雷暴為積雨云云中、云間或云地之間產生的放電現象。
　　雷暴表現為閃電兼有雷聲，有時亦可只聞雷聲而不見閃電。雷暴發生時常伴有冰雹、大風、暴雨等多種極端天氣現象。我國的雷暴主要出現在夏季，春、秋季出現的幾率相對較小。雷暴的主要分布特征是南多北少。近12 年來，大于30 天的年平均雷暴日數主要出現在長江中下游以南地區。我國南部沿海地形復雜，來自洋面豐沛的水汽由于動力抬升，對流活動強盛，雷暴頻發，如在云南西南、廣西南部、廣東西南的部分地區及海南地區年平均雷暴日數會達到60 天－ 70 天。其中，云南西南部最高可以達到80 天，局部地區會超過100 天。而青藏高原、云南西北部以及四川西部夏季對流活動旺盛，年平均雷暴日數基本在40 天以上，青藏高原的中東部部分地區可以達到60 天－ 70 天。長江中下游以北的華中、華北、東北地區的雷暴相對較少，基本少于30 天，但京、晉、冀部分地區的雷暴日數會達到30 天－ 40 天。除新疆西北地區之外，西北大部分地區的年平均雷暴日數小于20 天，也是我國雷暴日數出現較少的地區。由于風電機組和輸電線路多建設在空曠地帶，尤其在地勢較高的地方，裸露于雷雨云形成的大氣電場中，很容易發生尖端放電而被雷電擊中。雷暴發生時會產生強大的電流、炙熱的高溫、猛烈的沖擊波、劇變的靜電場和強烈的電磁輻射等物理效應，造成風電機組葉片損壞、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，在終端產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期內出現的最低氣溫。極端低溫均出現在冬季，受極地大陸冷氣團的影響，特別是我國的北方地區極易受到冷空氣的影響，致使溫度驟降。我國極端低溫的分布由南向北逐漸降低，呈現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的極端低溫均高于-15℃，對風電場沒有影響，而以北的大部分地區在-25℃ ~-30℃之間，東北、內蒙古中東部、新疆北部以及內蒙古西部的部分地區在-30℃ ~-35℃之間，其中除了黑龍江東部的東北大部、內蒙古中東部以及北疆東部地區的極端低溫在-35℃ ~-40℃之間，黑龍江北部和內蒙古東部的極端低溫會降至-40℃以下。歷史上，我國最低氣溫-52.3℃出現在1969 年2 月13 日黑龍江的漠河地區，它是我國有器測歷史以來觀測到的最低溫度。
　　據IEC 標準規定，風電機組的運行溫度為-20℃，生存溫度為-30℃。在我國風能資源豐富的“三北地區”（東北、華北、西北），極端最低溫度均在-20℃以下。而東北、內蒙古中東部以及新疆北部地區的極端低溫均低于-30℃。這些地區的風電場開發利用時都要考慮到極端低溫對風電機組的影響。極端低溫對電子電氣器件的正常功能影響較大，液壓系統也會因液壓油粘度增大出現異常，致使機組難以運轉，進而危及設備的安全運行[1]。