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50年一遇最大风速与极端气候有关吗?
对于这个问题,我的回答是否定的。龙卷风是一种小范围内的风力极强的强风漩涡,与此相对,大范围内的风力较强的漩涡通常就是更为常见的台风。龙卷风和台风一样,属于局部地区的极端气候。而我们平时所说的50年一遇最大风速则主要是对正常气候的一种特定表征。
龙卷风影响范围较小
台风影响区域较大
如果我们把某一地区全年的风速作为考察对象,那么其中绝大多数的风速都应该是(所谓的)正常气候下的风速,虽然在长期的范围内,这些风速可能会有很大差异,有时还会达到很高,但其相关指标(如湍流强度等)会比较符合正常气候下的分布规律。我们通常所说的50年一遇最大风速就是按照这种分布规律计算得到的。
正常气候条件下环境湍流随风速增大逐渐减小
除此之外,还会有短暂的、由于极端气候导致的大风出现,这些极端气候通常是由于台风、龙卷风等核心区域过境导致的。由于这些核心区域范围较小,所以在一段时间内是否通过某一区域就会显得非常随机。同时,当这些极端气候出现时,大风时段的相关评价指标会与正常气候时出现明显差异,比如台风过境时湍流强度维持较高水平且基本恒定。因此,严格意义上来说,这些风速是不应该记入统计结果,来计算正常气候的50年一遇最大风速的。
国标是怎么考虑的?
根据国家标准GB/T 31519-2015《台风型风力发电机组》,对台风工况的定义也是独立于普通工况的。完整的台风型风力发电机组设计载荷工况由两部分组成:GB/T 31519-2015规定的台风环境设计工况和GB/T 18451.1-2012规定的普通工况。
因此,在台风型风力发电机组设计过程中,用VTref来表示台风型风力发电机组所能承受的50年一遇最大风速(台风导致的极端风速),而用Vref表示除台风过境期之外的其他时段的50年一遇最大风速(仅由正常气候过程推导得到)。
结束语
从这个角度来理解,台风与龙卷风应该作为一种极端气候条件进行考虑,只不过衡量这种极端气候条件的指标恰好是风速而已,如果换一种指标,那就可能是地震或者寒潮了。
从这个意义上来说,普通风机的设计极限风速即使超过了台风风速,也并不意味着就是台风型风机,对于这种风机来说,台风仍然属于一种不可抗力。
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