我国近海风区雷暴活动分析

　　庄 严

　　前言

　　我国的海上风电发展是在全球能源结构调整和气候变化框架协议的框架上和世界各国大力发展可再生能源的大环境下，近年来开始进入高速发展期的。按照中国风能协会最新公布的数据表明，我国在2010 年新增风电装机容量18927.99 兆瓦，累计风电装机容量44733.29 兆瓦，双居全球第一位。相比较海上风电的发展才刚刚起步，由于我国海岸线较长，南北海域气候特点差异性较大，雷暴活动频繁，所以海上风电机组的防雷设计应满足海上雷暴的活动特点，本文仅对我国近海的雷暴活动特点进行初步分析，主要介绍海上、近海的雷暴活动时段和雷暴类别，以及雷暴活动与海岸线的关系等。

　　1. 我国海上风场的划分

　　一般情况海上风场分为近海风场和海上风场，细化分为：潮间带和朝下带滩涂风场：主要的参考标准为多年平均大潮高潮线以内至理论最低潮位一下5m 的海域;近海风场为理论最低潮位5m-50m 水深的海域，包括无人岛及海礁;海上风场主要指理论最低潮位一下50m 水深的海域，包括无人岛和海礁，如图1 。

　　图 1 近海、海上风场的划分

　　2. 海上风场主要的气象灾害

　　近海和还海上风场随着纬度的不同所受到的气象灾害影响也不一样，但总体来讲主要集中在以下几个方面：

　　积冰：主要体现在北方部分沿海风场和内陆高远风场，由于叶片与周围空气的温度变化引起叶片迎风面形成结冰，主要影响叶片的气动性能;

　　雷暴：雷暴对于机组的影响范围分布在我国绝大部分地区，由于我国的雷暴分布呈：南多北少，东多西少的总体特点，所以在分区范围内对于机组的影响比较明显;主要体现在对机组的电控、叶片等方面;

　　热带气旋：台风对于沿海地区的风力发电组的影响不言而喻，近年随着全球厄尔尼诺系统的增强，仅2010 年在太平洋生成的热带气旋和低气压总数就多达28 个。2007 年以前我国至少发生过两起机组因台风倒塌的事故。

　　3. 近海雷暴的活动特点

　　近海雷暴与内陆的雷暴特点有所不同，一般情况内陆多以单胞体雷暴为主，少数高原地区和沿海地区主要以锋面雷暴为主局部地区产生多胞体雷暴或超级单体雷暴，原因是由海洋暖湿气流遇到陆地的冷空气形成的强对流产生的。相对于全国的雷暴分布情况而言，总体呈海上雷暴少于陆地雷暴。从雷暴活动的频次上而言，微观上近海地区雷暴频次高于陆地雷暴频次，午后雷暴活动频率高于上午雷暴活动频率。

　　3.1 我国近海雷击密度分布

　　通过气象资料可以得到我国渤海、黄海、东海、和南海四个海区和近海的雷击密度分布图(见图2-5)从中不难发现，我国近海海区的雷击密度分布在0.1-7fl/ •km-2•a-1 之间，离岸关系为正比例关系，离岸距离越远雷击密度有所减小;离岸距离越近，雷击密度越高;这与近海气流的分布特点一致，海风自愿最丰富的地区也是近海50km左右的区域。 雷击密度高值区主要分布在4-7fl/ •km-2•a-1 之间，体现在海洋与陆地的交界处，半岛或个别海中岛屿的雷击密度最高可达15fl/ •km-2•a-1.这一点通过图6 可以看出，雷击密度与离岸距离之间的关系，雷暴活动在距离海岸线500-900 公里内出现了阶跃的高密度区，是一般地区去的1-2 倍。

　　图 2 渤海雷击密度分布