大型风力发电场对华北地区大气影响的数值模拟研究

来源：高原气象杂志2020年第2期北京时间：

作者：李思;章晓冬;尕藏程林;王文鹏;吴敏

单位：1. 兰州大学大气科学学院, 甘肃 兰州 730000;2. 兰州大学资源环境学院, 甘肃 兰州 730000

摘要：作为一种清洁的可再生能源, 风电在过去几十年中取得了快速的发展, 目前中国风电装机容量居世界第一。虽然风机运行过程中不会造成污染或温室气体的直接排放, 但会改变风力发电场区域地表状况, 进而对大气形成潜在的扰动和影响。本研究利用大气数值模式WRF, 结合两种风轮机参数化方案（地表粗糙度增加参数化方案和风机曳力参数化方案）, 探讨了中国北方大型风力发电场对大气要素（风速, 湍流和温度）的潜在扰动及影响。通过敏感性实验研究表明, 大型风力发电场会造成风电场内部和其临近区域风速的衰减, 且冬季（1月）的衰减程度明显强于夏季（7月）。另外由于风轮机产生的湍动动能增加了空气的垂直混合, 造成冬季（1月）风电场内部和下游地区在风轮机轮毂高度处和地表空气温度的上升, 且轮毂处升温强度略高于地面。在夏季（7月）, 风轮机也导致在风电场临近区域地表和轮毂高度处的温度发生变化。考虑到风轮机在叶片转动区域产生大量的湍动动能, 推断地面和轮毂高度温度升高主要是由于湍流混合增强, 形成了湍流逆温效应。

关键词：风电场;WRF;大气动能;湍动动能;温度扰动

基金资助：国家自然科学基金项目(41977357)