風(fēng)力發(fā)電場光影影響距離和范圍的確定方法

趙晶晶

【摘 要】遼寧省屬于我國風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，伴隨著國家有關(guān)部門對風(fēng)力發(fā)電項目在政策方面的扶持風(fēng)力發(fā)電在遼寧省得到了迅速發(fā)展。目前風(fēng)力發(fā)電項目在運(yùn)營過程中存在著光影閃爍等不利影響。對風(fēng)機(jī)的光影閃爍影響的預(yù)測國內(nèi)尚無可借鑒資料。本文提出了一種確定風(fēng)機(jī)光影影響距離和范圍的方法，為風(fēng)電項目選址、環(huán)境管理提供參考。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)力發(fā)電 光影影響距離和范圍 確定方法

遼寧省位于東亞大陸東岸中高緯度地區(qū)，位于我國東北地區(qū)南部。地理坐標(biāo)為：118°53′～125°46′E，38°43′～43°26′N。省內(nèi)大部分地區(qū)常年多風(fēng)，風(fēng)能資源較豐富。據(jù)氣象部門資料可以了解到：風(fēng)能資源豐富及較豐富地區(qū)約占全省面積的42%左右，風(fēng)能資源儲量約為5500萬kW，可利用的風(fēng)能資源約為4960萬kW。近年來，風(fēng)電場建設(shè)工程在遼寧省得到了迅速的發(fā)展。自2007年至今我省共審批風(fēng)電項目100個，總裝機(jī)容量超過5000MW。在充分利用自然資源促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時也引發(fā)了一系列環(huán)境問題，其中風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的光影閃爍影響就是一個比較突出的問題。

1風(fēng)機(jī)光影污染的概念

風(fēng)電機(jī)組不停旋轉(zhuǎn)的葉片在陽光入射方向下，投射到居民住宅的玻璃窗戶上可產(chǎn)生一種閃爍的光影，揮之不去，容易使人心煩意亂，通常被稱之為光影影響。以風(fēng)電機(jī)組所在位置為坐標(biāo)中心，東西方向為軸，處于北緯地區(qū)，軸線北側(cè)的居民區(qū)較南側(cè)居民區(qū)容易受到風(fēng)電機(jī)組的光影影響。通常風(fēng)電機(jī)組的光影影響范圍取決于太陽高度角的：太陽高度角越大，風(fēng)機(jī)的影子越短，太陽高度角越小，風(fēng)機(jī)的影子越長[1]。注：光影污染是指風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的光影干擾居民正常生活的現(xiàn)象。

2風(fēng)機(jī)光影影響距離及范圍的確定

要確定風(fēng)機(jī)光影影響的距離首先應(yīng)確定光影影響角度，光影影響角度是指風(fēng)機(jī)組因太陽而對居民區(qū)住宅產(chǎn)生光影污染的最大角度。因此選擇一個合理的風(fēng)機(jī)光影影響時段是確定光影影響角度的先決條件。

2.1 風(fēng)機(jī)光影影響時段的確定

在北緯地區(qū)，冬至日的太陽高度角是全年中高度角最小的一天。因此也是太陽陰影長度最長的一天。冬至日任意時刻陰影長度都大于其它日期同一時刻，因此選擇冬至日為研究風(fēng)機(jī)光影的影響日期。

太陽高度角越小，太陽輻射強(qiáng)度就越小，結(jié)合我省各地冬至日日出和日落時間，確定風(fēng)機(jī)光影影響時段為冬至日上午9時整至下午15時整。風(fēng)機(jī)光影影響距離的范圍與太陽高度角的變化密切相關(guān)。因此風(fēng)機(jī)光影影響時段選擇冬至日上午9時整至下午15時整是合理的。

2.2光影影響角度的確定

光影影響角度是以風(fēng)機(jī)所在位置為頂點(diǎn)，冬至日上午9時整至下午15時整風(fēng)機(jī)投影的夾角度數(shù)。

光影影響角度х=β（15）-β（9）

式中：β—逐時旋轉(zhuǎn)角度，deg；—日出角度，deg；1—冬至日太陽直射緯度，deg（取-23°26？）；2—所在地緯度，deg；t1—所在地冬至日日出時間（注：北京時間）；t2—所在地冬至日日落時間（注：北京時間）；t—逐時時間（北京時間）。

2.3光影影響距離的計算

光影影響距離是指風(fēng)機(jī)組可能對居民住宅產(chǎn)生光影污染的最大距離。光影防護(hù)距離L=D/tgh0其中，D=D0+D1，h0=arcsin[sin？sin？+cos？cos？cos 式中：D—風(fēng)機(jī)有效高度，m；D0—風(fēng)機(jī)高度，m；D1—風(fēng)機(jī)所在位置與附近光影敏感點(diǎn)間的地面高差，m；h0—太陽高度角，deg；？—當(dāng)?shù)鼐暥龋琩eg；t—進(jìn)行觀測的時間（注：北京時間）；？—當(dāng)?shù)亟?jīng)度，deg；？—太陽傾角，deg；？0—360dn/365，deg；dn—冬至日在一年中的日期序數(shù)（取為345）。

根據(jù)上述公式，計算遼寧省內(nèi)部分風(fēng)電場在冬至日上午9時整至下午15時整的光影影響距離，計算結(jié)果見表1。

表1 遼寧省內(nèi)部分風(fēng)電場的風(fēng)機(jī)光影影響距離計算結(jié)果

2.4光影影響范圍的確定

通過計算冬至日9時至15時的光影影響距離，在地形圖上確定風(fēng)機(jī)組位置、以及敏感目標(biāo)位置，并劃出光影影響范圍，可以發(fā)現(xiàn)：光影影響范圍位于風(fēng)機(jī)北側(cè)，是由兩條漸近線形成的凹形區(qū)域，曲線與風(fēng)機(jī)的最短距離為冬至日正午時刻風(fēng)機(jī)的影長。

3結(jié)語

根據(jù)近年來遼寧省環(huán)境工程評估審核中心承擔(dān)的省內(nèi)風(fēng)電場項目竣工環(huán)境保護(hù)驗收調(diào)查時對光影影響范圍的調(diào)查，本文提出的風(fēng)機(jī)光影影響范圍的確定方法在實際中已得到了進(jìn)一步的驗證，對新建風(fēng)電場的選址、環(huán)境管理及城市規(guī)劃都具有確切的參考價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]耿曉梅，趙桂鳳.關(guān)于風(fēng)力發(fā)電場風(fēng)機(jī)光影影響防護(hù)距離的研究[J].氣象與環(huán)境學(xué)報，2007，（3）.

[2]國家環(huán)境保護(hù)總局環(huán)境工程評估中心.環(huán)境影響評價技術(shù)方法[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2007.