未“冰”綢繆：今冬風(fēng)機(jī)結(jié)冰風(fēng)險前瞻

你的風(fēng)場可能需要一個結(jié)冰預(yù)警系統(tǒng)

2017-2018冬季風(fēng)機(jī)結(jié)冰風(fēng)險前瞻

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寒潮來不來

近日逐漸入冬，歲末年初也預(yù)示著即將迎來2018年初的寒潮。猶記得2017年2月的那場寒潮，全國大范圍地區(qū)降溫8-12°C，直接達(dá)到藍(lán)色預(yù)警等級。

2017年寒潮與2016年的世紀(jì)寒潮很相似，都是北極地區(qū)大幅升溫，導(dǎo)致極渦南下。連續(xù)兩年大幅寒潮，對于許多地區(qū)的風(fēng)場是否能抵御結(jié)冰風(fēng)險來說都是一個不小的挑戰(zhàn)。

這個冬天是否還會面臨同樣的境況呢?以下我們將對此進(jìn)行詳細(xì)說明。

下圖為2017年12月至2018年2月的連續(xù)三個月月氣溫異常的預(yù)測統(tǒng)計，可以看出明顯在2018年1月時中國中東部和南方地區(qū)氣溫低于往年的概率比較大，可能成為山地風(fēng)場結(jié)冰的高發(fā)月份。

到底冷不冷

判斷是否會發(fā)生如去年一樣的極端天氣狀況，一個重要的表征就是ENSO(El Niño-Southern Oscillation 厄爾尼諾與南方濤動循環(huán))。

注：“厄爾尼諾”(El Niño)，意為"圣嬰"，是指赤道太平洋中東部海洋表面溫度持續(xù)異常增溫的現(xiàn)象。當(dāng)厄爾尼諾現(xiàn)象發(fā)生時，太平洋廣大水域的水溫升高，會造成南方濤動現(xiàn)象(Southern Oscillation，SO)。“拉尼娜”(LaNina)，意為“小女孩”，指赤道中東太平洋海面溫度持續(xù)異常偏冷的現(xiàn)象。氣象上把兩者合稱為ENSO(El Niño/La Niña-Southern Oscillation，簡寫ENSO，音“恩索”)。這種全球尺度的氣候振蕩被稱為ENSO循環(huán)。

簡單來說，厄爾尼諾發(fā)生時氣溫上升，中國地區(qū)會更暖，拉尼娜發(fā)生時，中國地區(qū)會更冷，但這些只是從可能性的角度來說。通常，出現(xiàn)拉尼娜事件時，中國冬季會更冷，但也并不意味著會進(jìn)入寒冬，只是進(jìn)入寒冬的概率高一些，特別是南方地區(qū)。

面對即將來臨的寒潮，到底對氣溫會造成多大程度的影響我們有必要用ENSO預(yù)測作為判斷依據(jù)之一。

下圖為截取的近年來海洋尼諾指數(shù)，紅線表征厄爾尼諾發(fā)生可能性，藍(lán)線表征拉尼娜發(fā)生可能性，可以看出2017-2018年冬季指數(shù)在兩個范圍之內(nèi)，處于自然水平，這個冬季大概率會保持平穩(wěn)狀態(tài)。這種平穩(wěn)的狀態(tài)極大可能表征氣溫的波動性變化，與文中12月-2月的氣溫預(yù)測相對應(yīng)。

下圖為ENSO發(fā)生可能性的概率統(tǒng)計，同樣可以看出自然狀態(tài)(綠色)的發(fā)生可能性更高。

危害大不大

冰凍災(zāi)害預(yù)警的重要性

雖然風(fēng)機(jī)葉片覆冰為偶發(fā)性事件，一旦發(fā)生，將對風(fēng)電場運(yùn)行造成巨大影響，同時，也為周邊人員的安全埋下隱患。

積冰的影響

1)當(dāng)風(fēng)機(jī)葉片表面大量積冰時，由于每個葉片上的冰載不同，使機(jī)組的不平衡載荷增大，從而降低風(fēng)機(jī)的零部件壽命，對機(jī)組造成較大的危害;

2)由于積冰厚度不一，葉片原有的氣動外形將發(fā)生改變，降低機(jī)組的風(fēng)能利用系數(shù)，從而造成發(fā)電功率降低，嚴(yán)重時還可造成風(fēng)電機(jī)組無法正常啟動;

3)風(fēng)機(jī)上的測風(fēng)儀結(jié)冰后，將無法正常工作，使測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，影響機(jī)組的正常運(yùn)行和控制;

4)結(jié)冰后，如果風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，拋出的冰層碎塊或掉落的大冰塊可能會傷害到風(fēng)機(jī)自身及其附近的人或物。

低溫的影響

1)由于空氣密度隨著溫度的降低而增大，因此低溫環(huán)境會造成風(fēng)電機(jī)組額定出力增加，出現(xiàn)過發(fā)過載的情況;

2)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)低溫疲勞問題，嚴(yán)重情況下可造成焊縫斷裂;

3)風(fēng)電機(jī)組所使用的潤滑油將隨著溫度的降低粘稠度增大，流動性變差，風(fēng)機(jī)需要潤滑的部位可能無法得到充分的油量供應(yīng)，從而危及風(fēng)機(jī)設(shè)備的安全。

因此，在冰凍災(zāi)害天氣發(fā)生前的有效預(yù)警時間內(nèi)準(zhǔn)確高效地傳遞天氣預(yù)測預(yù)警信息至關(guān)重要。高精度氣象預(yù)測預(yù)警服務(wù)方案，可以最大程度上預(yù)防葉片結(jié)冰對機(jī)組的危害，優(yōu)化客戶資源配置，降低客戶財產(chǎn)損失，確保人員和設(shè)備安全。