计算温度范围：从理论到实践

风力发电机都是在按照一定的工作环境温度设计的，那么确定风电场的空气温度范围对风力发电机的选型就十分重要。另外温度也直接影响空气密度，而空气密度与风力发电机的发电量成正比，对风力发电机叶片的气动性能和载荷都也有重要影响。因此从科学评估风电场的发电量和风力发电机载荷安全性角度，确定风场的环境温度范围和平均温度也都是至关重要的。

风电场环境温度范围问题并不是记录的最高温度值和最低温度那样简单。实际上，超过50年一遇的温度极值是可以不考虑的，也就是说1%发生概率的高温T₉₉，和1%发生概率的低温T₁可以不考虑，而只考虑中间98%发生概率的温度范围。因此环境温度范围为T：

T₁≤T≤T₉₉ （9-30)

为了计算T₁和T₉₉，我们需要了解平均高温和平均低温的概念。平均高温和平均低温是统计平均值，需要保持至少30年的记录才能具有统计学意义。应该注意平均高温和平均低温与通常所说的高温和低温的区别，前者是多年同期高温和低温的统计均值。

我们假设温度遵循正态分布，那么只要求得均值和标准差就可以求出不同超越概率的温度了。

T₁=T-2.326σ

T₉₉=T+2.326σ （9-31)

可以选择一个代表年的完整的温度数据来计算温度范围。若没有可用的气象站数据，则可以选择共享的气象网站的统计数据进行估算，如www.weatherbase.com。

Weatherbase网站的典型页面如图9-3所示，要选择全部数据（ALL DATA)和摄氏度（℃)。该页面给出了年均温度、月均温度、年均高温、年均低温、月均高温和月均低温，还包括数据记录年数、海拔和经纬度坐标。

(www.xing528.com)

图9-3 Weatherbase.com网站的页面

假设高温月份和低温月份的温度分别遵循正态分布。如图9-3所示，月均最高温31℃发生在7月（JUL)，而7月的平均温度为25℃，因此平均高温的标准差为（31-25)℃=6℃，则：

T₉₉=（25+2.326×6)℃=39℃ （9-32)

同理，月均最低温-16℃发生在1月（JAN)，而1月份的平均温度为-9℃，因此平均低温的标准差为7℃，则：

T₁=（-9-2.326×7)℃=-25.3℃ （9-33)

可见，风场的温度范围并非记录的最低温和记录的最高温，而是通过正态分布计算的98%发生概率的温度范围。

[1]密闭系统指不与外部发生物质交换的封闭系统。

[2]GB/T 18710——2002《中华人民共和国国家标准》中使用的是式（9-28)。