复杂地形风电场中的负切变现象

电力工业网风力发电网:我们知道，风切变是风速随高度变化而变化的现象。通常情况下，风速随高度增高而增大，风切变指数是正值。但是在一些特殊情况，特别是复杂地形中，某些高度上却经常会出现负切变现象，即风速随高度增加反而减小。那么，是什么原因造成负切变现象呢?

一、地形原因

在复杂的山区地形中，通常会有一些类似于缓坡或狭管的地形;当气流通过上述地形时，气流被压缩并加速。但这种加速效果只发生在山脊以上相对较薄的某一段高度内，导致了某一高度区间内风速有所增高，而更高高度风速则不受影响。因此，虽然通常情况下，风速随垂直高度增高而增大，但在这些复杂山区地形中，近地面某层高度风速因为地形原因被加速，而更高高度则因不在地形加速效应层内而未被加速，这样，风速随高度增高而增大的效果就不明显了，风切变指数变小。甚至，当地形加速效应较大时，加速后的低层风速比未经加速的更高层的风速大，这样就产生了负切变现象。如下图所示

二、大气稳定性

风切变指数受大气稳定度影响严重。简而言之，大气稳定度是指空气受到垂直方向扰动后，大气层结(温度和湿度的垂直分布)使该空气团具有返回或远离原来平衡位置的趋势和程度。根据国际标准，按照稳定度从大到小，通常可以分为三类：

1. 稳定状态。移动后逐渐减速，并有返回原来高度的趋势。

2.中性平衡状态。如将它推到某一高度后，既不加速，也不减速而停下来

3.不稳定状态。移动后，加速向上向下运动。

一般来说，大气稳定性越差，当地风切变指数越小。在复杂地形山区中，气流变化复杂，加之海拔较高，昼夜温差较大，通常大气稳定性也较差;再加上前文所述的地形原因，出现负切变现象是比较常见的。

由于风切变对于风电场机型选择时轮毂高度的确定具有重要意义，因此在复杂地形风电项目中进行轮毂高度机型比选时需要格外注意负切变现象。由于复杂地形负切变现象较为常见，因此在出现负切变现象的地区，风电机组轮毂高度不宜设置过高。

原标题:复杂地形风电场中的负切变现象