復(fù)雜地形風電場中的負切變現(xiàn)象

　　中國風電材料設(shè)備網(wǎng)訊：我們知道，風切變是風速隨高度變化而變化的現(xiàn)象。通常情況下，風速隨高度增高而增大，風切變指數(shù)是正值。但是在一些特殊情況，特別是復(fù)雜地形中，某些高度上卻經(jīng)常會出現(xiàn)負切變現(xiàn)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(xiàn)象呢？
　　一、地形原因
　　在復(fù)雜的山區(qū)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(fā)生在山脊以上相對較薄的某一段高度內(nèi)，導(dǎo)致了某一高度區(qū)間內(nèi)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(fù)雜山區(qū)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(yīng)層內(nèi)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(shù)變小。甚至，當?shù)匦渭铀傩?yīng)較大時，加速后的低層風速比未經(jīng)加速的更高層的風速大，這樣就產(chǎn)生了負切變現(xiàn)象。如下圖所示
　　二、大氣穩(wěn)定性
　　風切變指數(shù)受大氣穩(wěn)定度影響嚴重。簡而言之，大氣穩(wěn)定度是指空氣受到垂直方向擾動后，大氣層結(jié)（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(jù)國際標準，按照穩(wěn)定度從大到小，通常可以分為三類：
　　1. 穩(wěn)定狀態(tài)。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(tài)。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(wěn)定狀態(tài)。移動后，加速向上向下運動。
一般來說，大氣穩(wěn)定性越差，當?shù)仫L切變指數(shù)越小。在復(fù)雜地形山區(qū)中，氣流變化復(fù)雜，加之海拔較高，晝夜溫差較大，通常大氣穩(wěn)定性也較差；再加上前文所述的地形原因，出現(xiàn)負切變現(xiàn)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(fù)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(xiàn)象。由于復(fù)雜地形負切變現(xiàn)象較為常見，因此在出現(xiàn)負切變現(xiàn)象的地區(qū)，風電機組輪轂高度不宜設(shè)置過高。