復雜地形風電場中的負切變現象

　　中國風電材料設備網訊：我們知道，風切變是風速隨高度變化而變化的現象。通常情況下，風速隨高度增高而增大，風切變指數是正值。但是在一些特殊情況，特別是復雜地形中，某些高度上卻經常會出現負切變現象，即風速隨高度增加反而減小。那么，是什么原因造成負切變現象呢？
　　一、地形原因
　　在復雜的山區地形中，通常會有一些類似于緩坡或狹管的地形；當氣流通過上述地形時，氣流被壓縮并加速。但這種加速效果只發生在山脊以上相對較薄的某一段高度內，導致了某一高度區間內風速有所增高，而更高高度風速則不受影響。因此，雖然通常情況下，風速隨垂直高度增高而增大，但在這些復雜山區地形中，近地面某層高度風速因為地形原因被加速，而更高高度則因不在地形加速效應層內而未被加速，這樣，風速隨高度增高而增大的效果就不明顯了，風切變指數變小。甚至，當地形加速效應較大時，加速后的低層風速比未經加速的更高層的風速大，這樣就產生了負切變現象。如下圖所示
　　二、大氣穩定性
　　風切變指數受大氣穩定度影響嚴重。簡而言之，大氣穩定度是指空氣受到垂直方向擾動后，大氣層結（溫度和濕度的垂直分布）使該空氣團具有返回或遠離原來平衡位置的趨勢和程度。根據國際標準，按照穩定度從大到小，通常可以分為三類：
　　1. 穩定狀態。移動后逐漸減速，并有返回原來高度的趨勢。
　　2．中性平衡狀態。如將它推到某一高度后，既不加速，也不減速而停下來
　　3．不穩定狀態。移動后，加速向上向下運動。
一般來說，大氣穩定性越差，當地風切變指數越小。在復雜地形山區中，氣流變化復雜，加之海拔較高，晝夜溫差較大，通常大氣穩定性也較差；再加上前文所述的地形原因，出現負切變現象是比較常見的。
　　由于風切變對于風電場機型選擇時輪轂高度的確定具有重要意義，因此在復雜地形風電項目中進行輪轂高度機型比選時需要格外注意負切變現象。由于復雜地形負切變現象較為常見，因此在出現負切變現象的地區，風電機組輪轂高度不宜設置過高。