风电场对气候变化影响探究进展.pdf

风电场对气候变化影响研究进展 赵宗慈1’2罗勇1，2江滢3 (1国家气候中心，2清华大学地球系统科学中心，3中国气象局公共气象服务中心) 提要 为了减缓全球变暖，对清洁能源，可再生能源以及节能减排和低碳经济与绿色环保的呼 声越来越大，风能资源的利用在伞球许多地区得到广泛的发展，越来越多的大型风电场建立 和投入运行。风电场关沣较多的是，异常天气和气候事件例如强风风暴和沙尘暴以及强寒潮 对风电场的影响，霜冻和积冰对风电场的影响，以及热带气旋和台风与强海浪对风电场的影 响。风电场还关注风资源未来足更丰富还是将变得匮乏。近些年来，科学研究还很重视风电 场对环境和气候的影响，多数研究集中在风电场对环境生态系统(如动植物生存环境)和公 众视觉感观以及风景影响方面，近些年有蝗研究开始分析风电场对气候变化的可能影响，提 出了一些值得重视的问题。本文重点总结风电场对气候变化可能影响的研究进展。 多数研究集中在风电场的局地气候效应，一般从观测的影响和利用数值模式模拟其影响 两个方面入手。研究表明，风电场的运行，吸收气流的动量，从而使下游地区风速明显减小 可达．20--40％，再加上风机的涡轮扰动，改变了上下混合，最终改变了局地温度，可变暖1 ℃，并使近地面空气变干。减小表面感热通量，同时也间接改变云和降水等其它气象要素的 变化。 风电场除了对局地气候有明显影响外，对伞球气候是否有影响，是研究的另一个重点。 研究风电场的局地气候效应的文献较多，而风电场对全球气候变化的效应研究较少。表l 给出风电场对全球气候变化影响近蝗年的主要的研究以及方法和结论。多数研究指出，大范 围风电场对全球尺度气候变化的影响足不容忽略的。 表l风电场对全球气候变化影响近些年的研究 研究者 t要方法 ’t要结论 Keith等，2004 利用两个全球气候模式(美国 大面积风电场的设置对全球和洲 NCA＆GFDL)考虑全球在北美中际尺度气候变化的影响不可忽略。 部，欧洲和东亚设置风电场，表面 摩擦力和拖曳力改变。 Kirk,Keith，2008 利用浅水模式和美国NCAR全球风电场设置造成全球表面经向风 气候模式考虑在北美设置风电场， 速，温度，云，感热，潜热，短波 表面辊糙度改变。 和长波辐射都会发生变化。 Sta．Maria,Jacobson，2009根据旋转叶片动量理论 风机造成伞球人4t能量损失 Wang，Prinn，2010 利用NCAR全球气候模式考虑到全球大面积风电场的设置可以使 一些地区表面温度增加l℃以上。 2100年风能占总能源使用10％以 上，全球陆地和沿海设置大量风电 近地层动量减少．风速下降，间接 场，考虑摩擦力和拖曳力改变。 影响感热。潜热。降水和云的变化 近些年有的研究还对比风电场的气候效应与温室气体排放的效应，例如研究风能取代化 石燃料的前景，对大气能量耗散的对比，以及增暖效应的对比，等。 减小风电场对气候变化的负面影响，改造风机提高风机效益，选取丰富的风区同时又是 下垫嘶适合的地区。提高气候模式的模拟能力，以便更好的估算风电场对全球气候变化的影 响。以减小不确定性。