氣候變化下極值風速地域性演化及對風力發(fā)電機的影響分析.pdf

1、作為一種典型的高聳建筑，風力發(fā)電機屬于風敏感結(jié)構(gòu)，風荷載是進行風機設(shè)計和選型的關(guān)鍵指標。傳統(tǒng)上，風力發(fā)電機在氣候模式固定的前提下，利用歷史氣象觀測數(shù)據(jù)確定多年一遇極值風速及極端風載荷，并以此為基礎(chǔ)進行設(shè)計與選型。風力發(fā)電機的壽命長達20余年，如氣候模式在其壽命期間隨氣候變化發(fā)生改變，風速的極值分布可能會有明顯變化，這將對按固定氣候模式進行設(shè)計和選型風機的可靠性造成突出影響，亟待展開相關(guān)風險的評估。
　　為搞清多年一遇極值風速在氣候

2、變化條件下的地域性演化特征，選用我國風能資源開發(fā)熱點的內(nèi)蒙古、華中山區(qū)和江浙沿海等地六站點1973年至2012年地面風速觀測數(shù)據(jù)，將其以1992年為界分為前后兩段展開研究。為判明風速極值分析中常用的基于廣義極值分布的年極值抽樣法和基于廣義Pareto分布的跨閾法和獨立風暴法的適用性，采用QQ圖、KS檢驗和安德森-達林檢驗等擬合優(yōu)度檢驗方法進行比較分析。經(jīng)適用性檢驗指出，廣義Pareto分布能更好地刻畫所研究站點風速的極值分布，而基于獨立

3、風暴法抽樣的數(shù)據(jù)因具有較好的極值樣本獨立同分布特性，適用性更優(yōu)于 POT法抽樣樣本。針對基于廣義Pareto分布極值估計的閾值選取難題，提出基于參數(shù)估計圖比較和剩余壽命函數(shù)法相結(jié)合的方式確定閾值。針對所選站點風速數(shù)據(jù)的分析表明，該方法可有效克服單純采用剩余壽命函數(shù)法存在的閾值特征不明顯、難以直觀判斷適合閾值的缺陷，能較準確可靠地確定閾值選擇基準。
　　為評估氣候變化所致極值風速的地域性變化特征，結(jié)合各站點前后20年風速觀測數(shù)據(jù)，利

4、用基于廣義Pareto分布的獨立風暴法計算了對風機設(shè)計和選型有突出影響的五十年一遇和一年一遇極值風速。分析發(fā)現(xiàn)長時間尺度上氣候模式的變化不但可能引起多年一遇極值風速的明顯變化，而且這種變化有較為明顯的地域性分布特征。對五十年一遇極值風速而言，內(nèi)蒙地區(qū)站點呈顯著下降趨勢，華中山區(qū)站點基本持平，而江浙沿海地區(qū)則呈現(xiàn)上升趨勢；各站點一年一遇極值風速均有明顯下降，但變化趨勢與五十年一遇極值風速有異，且沒有明顯的地域性特征。根據(jù)前一時段數(shù)據(jù)估算的