干货 | 风电机组光影闪烁简析-北极星风力发电网

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笔者在项目执行过程中经常被环评专家要求计算风电机组光影影响范围。下面简述一下光影闪烁的计算逻辑及方法。

概念

在阳光入射方向下，风电机组不停旋转的叶片可产生一种闪烁的光影。以风电机组所在位置为坐标中心，东西方向为轴，在北纬地区，由于太阳的走向为东~南~西，因此轴线北侧的区域会受到风电机组的光影影响。通常风电机组的光影影响范围取决于太阳高度角，太阳高度角越大，风机的影子越短，太阳高度角越小，风机的影子越长。

光影影响时段、角度及距离的确定

1.影响时段

我国各地区冬至日日出和日落时间不同，可依据日出和日落时间确定风机光影影响时段。但太阳高度角越小，太阳辐射强度就越小，风机光影影响越弱。对我国大部分地区而言，选取冬至日上午9时整至下午15时为风机光影影响时段较为合理。

2.影响角度

光影影响角度可以理解为冬至日上午9时整太阳方位角和下午15时整太阳方位角的所夹角度。只要分别计算出9时整和15时整的太阳方位角便可求出光影影响的角度。

太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。太阳方位角A可用下式计算：

式中：

A，太阳方位角，-180°≤A≤180°或0°≤A≤360°

h，太阳高度角；

φ，观测地纬度；

δ，赤纬角；

图1:高度角和方位角；冬至、夏至日太阳方位角（北纬40°）

太阳高度角的计算公式为：

式中：

h，太阳高度角，-90°≤h≤90°

φ，观测地纬度；

δ，赤纬角；

t，时角；

赤纬角，又称太阳赤纬，是地球赤道平面与太阳和地球中心的连线之间的夹角。赤纬角是由于地球绕太阳运行造成的现象，它随时间而变，因为地轴方向不变，所以赤纬角随地球在运行轨道上的不同点具有不同的数值。

赤纬角以年为周期，在+23°26.5′与-23°26.5′的范围内移动，成为季节的标志。每年12月21日或22日赤纬减至最小值-23°26.5′为冬至，此时阳光斜射北半球，昼短夜长而南半球则相反。因赤纬值日变化很小，一年内任何一天的赤纬角δ可用下式计算：

式中：N为日数，自1月1日开始计算。

时角：单位时间地球自转的角度定义为时角t，规定正午时角为0°，上午时角为负值，下午时角为正值。地球自转一周360°，对应的时间为24h，即每小时相应的时角为15°，每4min的时角为1°。可用下式计算：

式中：n为时间(24时制)。

影响距离

光影影响距离是指风电机组可能对居民住宅产生光影污染的最大距离，其等同于计算风电机组的日影长度，可用下式计算：

式中：

L，风电机组影子长度；

D，轮毂中心高度与叶轮半径长度之和；

h，太阳高度角；

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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